00405 - FISICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente conosce i concetti di base per la misura dei fenomeni fisici, con attenzione ad applicazioni a sistemi e processi geologici e per la comprensione pratica dei comportamenti fisici e delle basi sperimentali dei fenomeni fisici che coinvolgono l'interazione con la materia. Lo studente è in grado di comprendere il significato di: - cinematica e la dinamica con forze conservative e non; - gravitazione e proprietà fisiche della Terra (massa, densità); - alcuni aspetti relativi al comportamento dei fluidi, del calore ed i processi termodinamici; - onde elettromagnetiche e aspetti dei fenomeni ottici.

Contenuti

Introduzione. Descrizione di un fenomeno fisico. Unità di misura ed equazioni dimensionali. Quantificare una grandezza. Unità di misura del Sistema Internazionale (SI): tempo, massa, lunghezza.  I prefissi. Unità derivate. Equazioni dimensionali.

Grandezze scalari e vettoriali. Rappresentazione dei vettori in componenti rispetto  ad un sistema di riferimento. Somma di vettori. Prodotto scalare e vettoriale tra vettori. Moto unidimensionale. Definizione di spostamento, velocità media, velocità istantanea. Accelerazione media e istantanea. Moto rettilineo ad accelerazione costante. Moti in più dimensioni. Moto del proiettile.

Scomposizione dei moti lungo gli assi cartesiani. Equazione delle traiettoria. Gittata ed altezza massima di un proiettile.

Moto circolare uniforme. Posizione e spostamento e velocità angolare. Accelerazione centripeta. Periodo e frequenza.

Forze e moto. Che cosa provoca il moto? Prima legge di Newton. Sistemi di riferimento inerziali. Natura vettoriale delle forze. Seconda legge di Newton. Unità di misura della forza. Peso di un corpo. Alcune forze particolari: attrito, forza di reazione ad un peso. Azione e reazione. Terza legge di Newton.  Velocità limite e resistenza aerodinamica.

Introduzione al lavoro ed energia. Definizione di lavoro meccanico. Unità di misura del lavoro. Teorema delle forze vive. Lavoro e forza peso. Forza elastica e lavoro della forza elastica (molla). Definizione di potenza. Unità di misura. Energia potenziale. Definizione di forze conservative e non. Moto di un corpo su un percorso chiuso nel caso di forza conservativa. Lavoro ed energia potenziale. Conservazione dell'energia meccanica. Relazione tra forza ed energia potenziale. Lavoro svolto da una forza di attrito. Estensione della conservazione dell'energia meccanica.

Sistemi di punti materiali. Il centro di massa. Estensione del concetto per un sistema rigido. II legge di Newton per un sistema rigido. Forze interne ed esterne. Quantità di moto. Quantità di moto per un sistema di punti. Conservazione della quantità di moto. Centro di gravità e baricentro

Grandezze angolari: velocità, accelerazione centripeta e tangenziale. Momento di una forza. Definizione di momento angolare. Conservazione del momento angolare.

La gravitazione. Legge di Newton. Energia potenziale gravitazionale.

Fluidi. Densità e pressione. Misura della pressione. Il barometro. Misura della pressione atmosferica. Il principio di Pascal. Il principio di Archimede. Fluidi in movimento. Moto laminare, non comprimibile, irrotazionale. Viscosità.

Modello cinetico dei gas e concetto di temperatura. L'energia interna di un gas perfetto. Legge dei gas perfetti. Primo e secondo principio della termodinamica.  Trasformazioni termodinamiche semplici. 

Cariche elettriche. Quantizzazione della carica elettrica. Conduttori ed isolanti. La legge di Coulomb. Definizione di campo elettrico. Dipolo elettrico. Densità di carica. 

Energia potenziale e potenziale elettrico. Potenziale generato da distribuzioni discrete e continue di carica. Superficie equipotenziali. Campo elettrico e potenziale di conduttori carichi in equilibrio.  

Correnti elettriche: definizione ed unità di misura. Densità di corrente. Resistenza. Legge di Joule. Circuiti elettrici. Resistenze in serie e parallelo. Generatori di fem.

I magneti permanenti. Effetto del campo magnetico sul moto delle cariche elettriche. Forza di Lorentz. Campo magnetico elementare: sorgenti di campo magnetico. Legge di Biot-Savart. Legge di Faraday. Forza elettromotrice indotta

 

Testi/Bibliografia

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker - Fondamenti di Fisica - Casa ed. Ambrosiana Milano (Volume unico oppure Volume 1 + Volume 2)

D.G. Giancoli. Fisica. CEA

Ferrari-Luci-Mariani-Pelissetto. Fisica. Casa Ed. Idelson-Gnocchi (Volume 1 + Volume 2) 

R. Chapman - Physics for Geologists - Taylor & Francis Group, Routledge US

Altri libri possono essere adatti. Chiedere al docente

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni in aula.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame scritto e orale. Il processo di apprendimento durante il corso verrà verificato con tre prove parziali in itinere. La sufficienza in almeno due su tre potrà servire come esonero dalla prova scritta. La prova scritta consiste di due (o tre) semplici esercizi (meccanica- elettricità e magnetismo- termodinamica, oppure fluidi, oppure onde) molto simili a quelli svolti durante il corso o nelle esercitazioni del corso. Durante la prova, lo studente può utilizzare qualsiasi tipo di materiale cartaceo (appunti, libro di testo) ritenga opportuno. sono vietati invece dispositivi elettronici (a parte la necessaria calcolatrice tascabile). Lo scritto serve a verificare la conoscenza di soglia delle nozioni di fisica e la padronanza nelle più comuni operazioni di calcolo scientifico.  Lo scritto può essere ripetuto senza alcun vincolo, e sempre la prova migliore viene considerata. Per accedere all'orale, è necessaria una prova scritta sufficiente conseguita durante le due ultime sessioni. Il giudizio di merito si basa quasi esclusivamente sulla prova orale.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna e supporti multimediali

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Laura Fabbri

Consulta il sito web di Lorenzo Rinaldi