28628 - FISICA GENERALE T-B (A-K)

Conoscenze e abilità da conseguire

Maturazione di concetti basilari della Fisica generale (con particolare riguardo all' Elettromagnetismo e ai Principi della Termodinamica) nel linguaggio dell' analisi matematica, del calcolo integrale e vettoriale. Acquisizione della metodologia scientifico-tecnica necessaria per affrontare in termini quantitativi i problemi di fisica.

Contenuti

Programma di Termodinamica

Temperatura e calore - Equilibrio termico e principio zero della termodinamica. Temperatura e termometri, termometro a gas ideale, altre scale termometriche. Dilatazione termica. Trasmissione del calore.

Trasformazioni termodinamiche - Equilibrio termodinamico, trasformazioni ed equazioni di stato. Gas ideale e gas di Van der Waals. Trasformazioni e diagramma P-V. Calore specifico, calore molare, calore latente. Lavoro termodinamico.

Il primo principio della termodinamica. - Lavoro adiabatico, energia interna. Esperienza di Joule sull'equivalente meccanico del calore. Primo principio della termodinamica. I gas perfetti: energia interna, equazioni di Poisson.

Cenni di teoria cinetica dei gas - Modello molecolare di un gas perfetto: calcolo della pressione. Interpretazione microscopica della temperatura. Equipartizione dell'energia e gradi di libertà.

Il secondo principio della termodinamica. - Reversibilità e irreversibilità. Macchine termiche e rendimento. Il secondo principio della termodinamica. Reversibilità, ciclo di Carnot e teorema di Carnot. Scala termodinamica assoluta delle temperature. Teorema di Clausius e funzione di stato Entropia. Entropia e secondo principio della termodinamica.

Programma di Elettromagnetismo

Elettrostatica: elettrizzazione e carica elettrica. Quantizzazione e conservazione della carica elettrica. Legge di Coulomb. Principio di sovrapposizione. Campo elettrostatico. Linee di forza. Flusso di un campo. Flusso del campo elettrostatico e legge di Gauss. Applicazioni della legge di Gauss. Esperimento di Millikan. Energia potenziale elettrostatica. Potenziale elettrostatico. Gradiente e superfici equipotenziali. Moto delle particelle cariche in un campo elettrico. Elettronvolt. Equazioni di Poisson e di Laplace. Conservatività del campo elettrico in forma locale, rotore del campo. Elettrostatica e conduttori. Correnti elettriche. Equazione di continuità della corrente elettrica in forma integrale e in forma locale. Resistenza elettrica; materiali ohmici e non ohmici; legge di Ohm. Resistività, dipendenza della resistività dalla temperatura.

Fenomeni magnetici: Esperienze di Oersted, Ampere, Biot e Savart. Forza di Lorentz. Forza agente su un conduttore percorso da corrente. Spira in campo magnetico. Momento di dipolo magnetico. Moto delle cariche in presenza di campi elettrici e magnetici statici. Applicazioni: galvanometro; risonanza magnetica; misura della quantità di moto delle particelle; ciclotrone; selettore di velocità; spettrografo di massa; esperimento di Thomson. Campo magnetico generato da una corrente: legge di Biot e Savart. Legge di Ampere. Forza esercitata tra due fili paralleli percorsi da corrente. Flusso del campo magnetico.

Elettromagnetismo: Introduzione ai fenomeni di induzione elettromagnetica. Legge di Faraday e di Lenz. Induzione dovuta al moto. Generatori e alternatori. Campi elettrici indotti senza moto dei portatori di carica. Legge di Faraday, in forma integrale e differenziale. Campi magnetici indotti: corrente di spostamento secondo Maxwell e legge di Ampere-Maxwell. Equazioni di Maxwell. Equazioni di Maxwell nel vuoto. Onde elettromagnetiche. Onde piane. Velocità delle onde elettromagnetiche nel vuoto e in un mezzo. Trasporto di energia e vettore di Poynting. Esperimento di Hertz. Spettro delle onde elettromagnetiche.

Testi/Bibliografia

Metodi didattici

Il corso consiste di lezioni frontali in aula, organizzate in spiegazioni teoriche, applicazioni pratiche ed esercizi. Durante le lezioni si farà uso della lavagna tradizionale e si proietteranno diapositive.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L' esame consiste in una prova scritta di 3 ore (due ore in modalità remota, durante emergenza Covid-19) e in una successiva prova orale facoltativa.

La prova scritta è divisa in due parti:

1) parte di teoria: sono presenti quattro domande aperte, due relative la programma di Termodinamica e due relative al programma di Elettromagnetismo.

In questo modo si vuole verificare la capacità dello studente di organizzare un discorso che contenga la spiegazione di un fenomeno fisico o di una Legge fisica o di proprietà fisiche che caratterizzano un particolare sistema sotto studio, sottolineandone l'importanza e le conseguenze, arricchendo la trattazioni con esempi applicativi;

2) esercizi: sono presenti quattro esercizi, due di Termodinamica e due di Elettromagnetismo.

In questo modo si vuole verificare l'abilità dello studente nel risolvere problemi nell'ambito delle tematiche affrontate ed in particolare il percorso logico seguito per ottenere il risultato finale.

Per le due parti la votazione è in trentesimi e il voto finale della prova scritta è la media delle due parti.
Durante la prova scritta non è ammesso l'uso di libri, appunti e dispositivi elettronici quali laptop e tablet. E' ammesso, invece, l'uso di calcolatrici.

Una volta superata la prova scritta con un voto minimo di 18/30 ogni studente potrà decidere se confermare il voto della prova scritta o se presentarsi alla prova orale che deve essere sostenuta nello stesso appello della prova scritta.

Strumenti a supporto della didattica

Durante le lezioni frontali si farà uso della lavagna tradizionale e si proietteranno dispositive. Ulteriore materiale didattico per esercizi, approfondimenti e discussioni sarà fornito tramite IOL.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Luigi Guiducci