30780 - FISICA GENERALE T

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Istruzione di qualità

Anno Accademico 2019/2020

Conoscenze e abilità da conseguire

Educazione al metodo scientifico-sperimentale; il significato dei concetti fisici fondamentali riguardanti i principi della meccanica del punto materiale; capacità di applicare tali principi nella soluzione di semplici problemi fisici.

Programma/Contenuti

Introduzione al corso

La Fisica come scienza sperimentale. Leggi fisiche. Grandezze fisiche e loro misure: unità e dimensioni.

Cinematica

Concetti di spazio e di tempo. Sistemi di riferimento. Punto materiale. Traiettoria. Equazioni parametriche del moto. Equazione oraria. Spostamento. Velocità e accelerazione in coordinate cartesiane, polari e del triedro fondamentale. Velocità e accelerazione angolari.

Dinamica

Concetto di forza. Forza peso. Misura statica delle forze. Dinamica del punto materiale. Il Primo Principio della dinamica. Sistemi di riferimento inerziali. Trasformazioni di Galileo. Il Secondo Principio della dinamica. Massa inerziale e massa gravitazionale. Reazioni vincolari. Quantità di moto e momento della quantità di moto. Impulso e momento dell'impulso di una forza. Teorema dell'impulso e della quantità di moto. Studio di alcuni semplici problemi di dinamica del punto materiale (moto con forza elastica, moto dei proiettili, pendolo semplice, moto con forze di attrito, moto con forze centrali, forza gravitazionale).

Lavoro ed energia

Concetto di lavoro. Esempi di calcolo di lavoro. Potenza. Energia potenziale e campi conservativi. Energia cinetica. Teorema delle forze vive. Conservazione dell'energia meccanica. Forze non conservative. Esempi: calcolo del potenziale della forza peso, elastica, gravitazionale.


Dinamica dei sistemi di punti 

 Il terzo Principio della dinamica (conservazione della quantità di moto e del momento angolare). Azioni a distanza.  Urti e forze impulsive. Equazioni cardinali. Centro di massa e sue proprietà.  Teoremi del Centro di massa. Baricentro. Momenti di inerzia e loro calcolo. Teorema di Huygens-Steiner. Teorema di König. Dinamica dei sistemi rigidi. Pendolo composto. Rotolamento. Energia Interna

Elettrostatica nel vuoto

Triboelettricità. Cenni di struttura della materia. La carica elettrica.
La legge di Coulomb. Definizione di campo elettrico e suoi aspetti vettoriali: linee di forza, sorgenti del campo. Legge di Gauss in forma integrale e differenziale. Il campo elettrico come campo conservativo: il potenziale elettrostatico Densità di energia elettrostatica associata al campo elettrico. Energia di un sistema di cariche puntiformi e di una distribuzione continua di cariche. Cenni sul dipolo elettrico.

Elettrostatica con conduttori

Conduttori ed isolanti. Campo elettrico all'interno di un conduttore. Induzione elettrostatica. Conduttori in equilibrio, conduttori cavi, campo e cariche sulla superficie del conduttore. Schermo elettrostatico. Capacità elettrostatica. Calcoli di capacità: condensatore piano, cilindrico e sferico. Cenni di elettrostatica con dielettrici.

Corrente elettrica

Conduzione e corrente elettrica. Definizione di intensità di corrente ed unità di misura. Vettore densità di corrente. Legge di conservazione della carica: equazione di continuità. Le due leggi di Ohm: resistenza e resistività. Effetto Joule. Cenni sui circuiti RC: carica e scarica di un condensatore attraverso una resistenza.

Campo magnetici nel vuoto nel caso stazionario

L'interazione magnetica. Linee di forza del campo magnetico. Legge di Gauss per il campo magnetico. Secnda Legge di Laplace: forza magnetica su un conduttore percorso da corrente. Forza di Lorentz su una carica in movimento. Momenti meccanici su circuiti piani. Momento di dipolo magnetico della spira. Energia potenziale della spira in un campo magnetico esterno. Equivalenza tra la spira percorsa da corrente ed un magnete permanente.

Campi magnetici stazionari generati da correnti

Prima Legge di Laplace o Biot-Savart: campo magnetico generato da una corrente. Calcoli di campi magnetici prodotti da circuiti elementari.
Legge di Ampère. Campo magnetico in un solenoide indefinito. Proprietà del campo magnetico nel vuoto. Cenni di magnetismo nella materia.

Campi magnetici ed elettrici variabili nel tempo

Induzione elettromagnetica e Legge di Faraday. Legge di Lenz e conservazione dell'energia. Origine fisica della forza elettromotrice indotta. Applicazioni della legge di Faraday. Mutua induzione e autoinduzione. Induttanze. Energia magnetica. Corrente di spostamento e Legge di Ampère-Maxwell.

Le equazioni di Maxwell

Discussione delle equazioni di Maxwell in forma integrale e differenziale. Cenni sulle onde elettromagnetiche e sugli aspetti energetici del campo elettromagnetico.

Testi/Bibliografia

S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni "Fisica Generale - Meccanica", Casa Editrice Ambrosiana

S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni "Fisica Generale - Elettromagnetismo", Casa Editrice Ambrosiana

 

 

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni in aula.


Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene tramite una prova scritta ed un colloquio orale.

E' obbligatorio iscriversi alle prove su AlmaEsami. Per ciascuna tipologia di prova sono previsti tre appelli in inverno, due in estate e uno in autunno.

Nella prova scritta sono presenti 4 esercizi della stessa tipologia di quelli trattati a lezione e 2 quesiti a risposta aperta su argomenti teorici. Il tempo a disposizione è due ore.

Durante le prove scritte è ammesso l'uso di penna (NO matita), strumenti da disegno (riga, squadra, compasso...) e calcolatrice scientifica non programmabile. La carta sarà fornita dalla commissione. Non è consentito l'uso di libri, appunti personali, telefoni cellulari, smartphones, tablets, etc.

La prova scritta è superata con votazione pari o superiore a 18/30. Successivamente sarà possibile sostenere il colloquio orale nei tre appelli successivi. Nel caso si voglia ripetere un prova scritta, il voto precedente viene annullato alla consegna l'elaborato.

 

Strumenti a supporto della didattica

Il materiale didattico (slides delle lezioni, esercizi) sarà pubblicato sul servizio InsegnamentiOnLIne

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Lorenzo Rinaldi