88148 - ISTITUZIONI DI FISICA GENERALE P

Scheda insegnamento

SDGs

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

Istruzione di qualità Imprese innovazione e infrastrutture

Anno Accademico 2021/2022

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente possiede la conoscenza di base della fisica classica suddivisa in elementi di meccanica, termodinamica, onde ed elettromagnetismo. Inoltre acquisisce autonomia nell'approccio scientifico per la risoluzione di problemi di fisica generale. Particolare attenzione è dedicata agli argomenti condivisi con le altre materie di studio e agli aspetti di immediata applicazione della teoria alla vita quotidiana.

Contenuti

Meccanica

Cinematica.- Velocità media, Velocità istantanea, Accelerazione media, Accelerazione istantanea. Moto unidimensionale e Bidimensionale. Moto circolare uniforme e parabolico. Velocità tangenziale e angolare. Accelerazione centripeta, tangenziale e angolare.

Dinamica. Leggi di Newton. Prima, seconda e terza legge. Forze conservative. Attrito statico e dinamico, forze dipendenti dalla velocità. Quantità di moto, principio di conservazione. Momento angolare, momento d'inerzia, momento di una forza. Legge di conservazione del momento angolare. Corpi rigidi. Condizione di rotolamento senza strisciare.

Energia Meccanica. Lavoro, energia cinetia e potenziale, gravitazionale ed elastica. Legge di conservazione dell'energia meccanica, teorema delle forze vive.

Gravitazione. Leggi di Keplero, forza gravitazionale, moto di un satellite.

Fluidodinamica. Principio di Archimede e teorema di Bernoulli.

Termodinamica

Sistemi termodinanici e loro trasformazioni.- Il Principio zero della termodinamica. Scale termometriche Celsius-Kelvin-Farenheit. Temperatura e termometri. Trasformazioni termodinamiche e cambiamenti di stato. Leggi di Volta, Gay-Lussac, Boyle, Avogadro.

Il primo principio della termodinamica. - Lavoro adiabatico, energia interna e primo principio della termodinamica. Quantità di calore e conservazione dell'energia in senso generalizzato. Temperatura critica. Capacità termica, calori molari, specifici e latenti. I gas perfetti: energia interna, equazioni di Poisson.

Il secondo principio della termodinamica. - Reversibilità e irreversibilità. Macchine termiche cicliche e loro rendimento. Il secondo principio della termodinamica. Ciclo e teorema di Carnot. Scala termodinamica assoluta delle temperature. Teorema di Clausius e funzione di stato Entropia. Legge di accrescimento dell'entropia.

Onde ed Oscillazioni

Moti periodici. Pendolo semplice, corpo appeso ad una molla, oscillatore armonico libero, smorzato e forzato.

Onde. Progressive, regressive e stazionarie. Principio di Huygens, Interferenza di Young e Diffrazione da due fenditure.

Elettromagnetismo

Elettricità. – Legge di Coulomb, campo e potenziale elettrico, legge di Gauss per il campo elettrico. Cariche soggette a campi elettrici. Potenziale elettrostatico, energia potenziale elettrostatica, gabbia di Faraday. Equazione di continuità per la corrente elettrica. Introduzione alle reti elettriche, capacità, resistenza e leggi di Kirchhoff. Valore efficace di tensione e corrente.

Magnetismo. – Forze magnetiche e loro proprietà. Prima e seconda equazione di Laplace. Legge di Gauss per il campo magnetico. Legge di Ampère - Maxwell. Legge di Faraday - Lenz.

Elettromagnetismo.- Le equazioni di Maxwell in forma integrale. Cenni sulle onde elettromagnetiche.

Modulo di laboratorio

Teoria - Introduzione alla teoria delle misure; propagazione degli errori; fluttuazioni casuali ed effetti sistematici; precisione ed accuratezza; valutazione dell'incertezza di un risultato; distribuzione di Gauss; distribuzione binomiale e di Poisson; correlazione lineare; cenni sulla teoria della probabilità; distribuzioni statistiche; rigetto di misure sperimentali.

Prove di laboratorio

- Varie esperienze con moduli Phyton per riprodurre argomenti del programma: Interferenze e Diffrazione, fit di dati per curve esponenziali. Lo studente verrà guidato su simulazioni di esperienze didattiche



Testi/Bibliografia

Durante lo svolgimento del programma si renderà disponibile il materiale presentato alle lezioni in termini di slides in fromato pdf

Testi di riferimento

- FISICA per Scienze ed Ingegneria - Quinta Edizione

Serway Jewett - EdiSES edizioni - due volumi

- A.Bertin, M. Poli, A. Vitale, Fondamenti di Termodinamica, Esculapio Editore (Progetto Leonardo), Bologna

- J. R. Tayor "Introduzione all'analisi degli errori" Zanichelli.

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esperienze di laboratorio con simulazioni Python. Una parte delle lezioni è dedicata alla discussione di quesiti e esercizi di Termodinamica e di Elettromagnetismo.

Lo studente deve saper utilizzare gli strumenti sw per lo studio delle esercitazioni (per questo verrà guidato da un tutor didattico)

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento si compone di una prova orale obbligatoria orientata a valutare il grado di conoscenza della materia (12 punti). Le esperienze fatte e le eventuali relazioni consegnate da ogni studente, verrano discusse durante la prova orale (6 punti ciascuna). Durante la prova orale verranno anche valutate le capacita' di svolgimento di esercizi semplici (10 punti). Qualora la somma delle singole valutazioni superasse i 30 punti, al candidato verra' assegnata la lode.

Strumenti a supporto della didattica

Tutte le lezione saranno supportate da slide pdf scaricabili dal sito Virtulae

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Alessandro Gabrielli