66682 - FISICA CON ESERCITAZIONI

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2017/2018

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede la conoscenza delle principali grandezze fisiche e delle relazioni che le legano, sa usare e principali unità di misura. Conosce i concetti di incertezza sperimentale, propagazione degli errori ed elaborazione dei dati sperimentali. Conosce la meccanica del punto materiale e dei sistemi, e la teoria dell'elettromagnetismo nel vuoto e nella materia, ha nozioni elementari di ottica geometrica e ondulatoria.

Programma/Contenuti

Prerequisiti:

Lo studente che accede a questo insegnamento deve possedere una conoscenza di base delle funzioni elementari (potenze, radici, esponenziali e logaritmi), funzioni trigonometriche, calcolo differenziale e integrale per funzioni di una o più variabili reali, equazioni differenziali.

Contenuti:

Cinematica unidimensionale. Velocità media e istantanea. Accelerazione media e istantanea. Moto rettilineo uniforme. Moto uniformemente accelerato

Grandezza fisiche scalari e vettoriali. Somma e differenza di vettori. Scomposizione di vettori rispetto agli assi. Versori. Componenti vettoriali. Somma, differenza e prodotto scalare di vettori per mezzo delle componenti vettoriali

Moto in due e tre dimensioni. Moto dei proiettili. Moto circolare uniforme. Moto relativo in due dimensioni.

Forze e principio di sovrapposizione. Principio di inerzia. Seconda legge di Newton. Alcune forze particolari: gravitazionale, normale, attrito, tensione di un cavo, forza elastica, forza centripeta. Terza legge di Newton. Lavoro di una forza costante. Definizione di energia cinetica. Lavoro della forza gravitazionale. Lavoro della forza elastica. Potenza. Energia potenziale e lavoro. Forze conservative. Energia potenziale gravitazionale. Energia potenziale elastica. Conservazione dell'energia meccanica. Punti di equilibrio di un sistema

Centro di massa di un sistema di particelle e di un corpo esteso. Seconda legge di Newton per un sistema di particelle. Quantità di moto. Principio di conservazione della quantità di moto.

Esplosioni e urti. Definizione di impulso di una forza. Urti tra particelle. Urti elastici e completamente anelastici. Prodotto vettoriale. Momento di una forza. Equilibrio di un corpo rigido

Moto rotazionale. Velocità angolare. Accelerazione angolare. Energia cinetica rotazionale. Momento di inerzia. Teorema degli assi paralleli.

Momento di una forza. Seconda legge di Newton in forma angolare. Lavoro e energia cinetica rotazionale. Rotolamento. Momento angolare. Conservazione del momento angolare. Corpo rigido rotante attorno ad un asse fisso.

Moto armonico semplice. Oscillatore armonico. Oscillatore armonico con due masse.

Carica elettrica e fenomeni elettrici. Legge di Coulomb. Legge di Coulomb in forma vettoriale. Definizione di campo elettrico. Campo elettrico generato da una carica puntiforme. Campo generato da un dipolo. Campo generato da una distribuzione piana di cariche.

Flusso del campo elettrico. Legge di Gauss. Relazione tra legge di Gauss e legge di Coulomb. Conduttore carico isolato. Conduttore piano.

Energia potenziale elettrica. Definizione di potenziale elettrico. Calcolo del potenziale elettrico dal campo elettrico. Potenziale in un campo elettrico uniforme. Potenziale generato da una carica puntiforme. Calcolo del campo elettrico dal potenziale elettrico.

Capacità elettrica. Condensatore piano. Condensatori in serie e parallelo.

Definizione di corrente elettrice. Densità di corrente. Velocità di deriva dei portatori di carica

Definizione di resistenza elettrica. Prima legge di Ohm. Definizione di resistività specifica. Seconda legge di Ohm. Dipendenza della resistenza dalla temperatura

Dissipazione di energia termica di una resistenza. Resistenze in serie e in parallelo. Circuiti in corrente continua. Forza elettromotrice. Circuito elementare a maglia singola. Seconda legge di Kirchhoff. Circuito a più maglie. Prima legge di Kirchhoff. Determinazione delle correnti e dei potenziali in un circuito. Batterie reali e resistenza interna di una batteria. Circuiti resistenza-condensatore. Carica e scarica di un condensatore

Fenomeni magnetici. Definizione di campo magnetico. Moto di una particella carica in un campo magnetico uniforme Forza di Lorentz. Selettore di velocità. Spettrometro di massa. Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente.

Momento torcente di una spira. Definizione di dipolo magnetico. Momento di dipolo magnetico dell'elettrone e del protone. Legge di Biot e Savart. Campo magnetico generato da un filo rettilineo percorso da corrente costante. Forza tra conduttori paralleli. Circuitazione del campo magnetico. Legge di Ampere. Solenoidi.

Testi/Bibliografia

Testi/Bibliografia

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker

Fondamenti di Fisica

Meccanica Termologia Elettrologia Magnetismo Ottica

Sesta e settima edizione

Casa Editrice Ambrosiana

Metodi didattici

Didattica frontale

Modalità di verifica dell'apprendimento

Durante il corso vengono effettuate due prove scritte in itinere. La prima si svolge approssimativamente a metà del corso ed è centrata sui concetti della meccanica newtoniana. La seconda è effettuata al termine del corso ed è centrata su elettromagnetismo. In entrambe le prove devono essere risolti problemi numerici, eventualmete accompagnati da domande teoriche. Per la risoluzione dei problemi è possibile fare uso di calcolatrice scientifica ed eventualmente consultare i libri di testo e/o i formulari messi a disposizione dal docente. In generale la media dei due voti conseguiti nei parziali è sufficiente a formare il voto finale. Tuttavia, a discrezione del docente, può essere richiesto anche un colloquio orale per accertare la reale preparazione dello studente. In particolare, il colloquio orale sara' richiesto nel caso di grave insuffcienza in uno dei due parziali.

Chi non avesse svolto le prove in itinere o non le avesse superate con un punteggio sufficiente, deve sostenere una prova scritta inerente tutto il programma del corso, da svolgersi con le stesse modalità delle prove in itinere. La prova scritta si intende superata con una votazione di almeno 16/30, a cui puo' seguire, a discrezione del docente, un eventuale colloquio orale, nello stesso appello o in quelli successivi, e comunque non oltre l'inizio delle lezioni del corso di fisica nell'anno successivo. Il colloquio orale e' chiaramente obbligatorio in caso di votazione alla prova scritta inferiore a 18/30.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Marco Garavelli

Consulta il sito web di Riccardo Tarroni