Programma di Fisica

Anno Accademico 2013-2014

Prof. Raffaello Girlanda

Prof.ssa Giovanna Martino

 

CFU 12  (72 ore di Lezione e 48 ore di Esercitazioni)

 

Docente: Prof. Raffaello Girlanda

1° Anno. 1° Semestre (Modulo A)

CFU 6  (36 ore di Lezione e 24 ore di Esercitazioni)

 

Unitą didattica N.1 (3 ore di Lezione e 2 ore di Esercitazioni)

ELEMENTI DI METROLOGIA

Concetto di grandezza fisica - Grandezze fondamentali e derivate – Sistema Internazionale di unitą di misura – Standard di lunghezza, di massa e di tempo - Analisi dimensionale – Conversione delle unitą di misura – Stime e calcoli di ordini di grandezza - Incertezza e sua propagazione - Minimi quadrati- Cifre significative.

 

Unitą didattica N.2 (4,5 ore di Lezione e 3 ore di Esercitazioni)

MECCANICA

Cinematica moto in una dimensione: posizione e velocitą – velocitą istantanea – accelerazione – diagrammi di moto – punto materiale con accelerazione costante – corpi in caduta libera

Vettori: grandezze scalari e grandezze vettoriali – sistemi di coordinate – proprietą dei vettori – componenti di un vettore e vettori unitari.

Cinematica moto in due dimensioni: vettori spostamento, velocitą ed accelerazione – moto in due dimensioni con accelerazione costante – moto dei proiettili – moto circolare uniforme - componenti tangenziale e centripeta dell'accelerazione in un moto piano - velocitą ed accelerazione relative – ricerca della legge oraria.

 

Unitą didattica N.3 (4,5 ore di Lezione e 3 ore di Esercitazioni)

Dinamica del punto: Le leggi di Newton. Concetto di forza - confronto fra forze - vettorialitą delle forze - la prima legge della meccanica e i sistemi inerziali - campione di massa - unitą di forza - quantitą di moto - la seconda legge della meccanica - la terza legge della meccanica - alcuni tipi di forze (peso, reazioni vincolari, d’attrito, elastiche, centrali) - sistemi di riferimento non inerziali – moto in sistemi di riferimento accelerati – moto in presenza di forze frenanti. Il moto circolare ed altre applicazioni delle leggi di Newton.

 

Unitą didattica N.4 (3 ore di Lezione e 2 ore di Esercitazioni)

Lavoro ed Energia: Lavoro di una forza – prodotto scalare tra vettori- potenza - teorema dell'energia cinetica - gradiente di una funzione scalare - campi conservativi - legge di conservazione dell'energia meccanica - esempi di forze conservative - forze non conservative. Conservazione dell’energia.

 

Unitą didattica N.5 (9 ore di Lezione e 6 ore di Esercitazioni)

Meccanica dei sistemi materiali: Centro di massa di un sistema di particelle - densitą - centro di massa di una distribuzione discreta o continua di materia - moto del centro di massa - prima equazione della dinamica dei sistemi - conservazione della quantitą di moto - urti elastici ed anelastici. Velocitą ed accelerazione angolare - momento di una forza rispetto ad un polo - momento della quantitą di moto - seconda equazione della dinamica dei sistemi - conservazione del momento angolare. Il corpo rigido - cinematica del corpo rigido - energia cinetica traslazionale e rotazionale di un corpo rigido - momento d'inerzia - calcolo dei momenti d'inerzia - equazioni della dinamica del corpo rigido

 

Unitą didattica N.6 (9 ore di Lezione e 6 ore di Esercitazioni)

Elasticitą - Oscillazioni: Sforzi e deformazioni - moduli d’elasticitą - contrazione trasversale nella trazione - relazioni fra le costanti elastiche di un materiale isotropo - elasticitą di flessione e di torsione- forze elastiche di richiamo - L'oscillatore armonico semplice - esempi di oscillazioni armoniche (pendolo semplice, pendolo di torsione, pendolo fisico) - oscillazioni smorzate - oscillazioni forzate- risonanza.

Moto oscillatorio. Moto delle onde. Onde sonore. Sovrapposizione e onde stazionarie.

 

Unitą didattica N.7 (3 ore di Lezione e 2 ore di Esercitazioni)

FLUIDI

Introduzione – Equazione della statica (legge di Stevino, di Pascal)- Legge di Archimede – Dinamica dei fluidi – equazione di continuitą – teorema di Bernoulli –fluidi reali – legge di Poiseuille

 


 

 

Docente: Prof.ssa Giovanna Martino

1° Anno. 2° Semestre (Modulo B)

CFU 6  (36 ore di Lezione e 24 ore di Esercitazioni)

 

INTRODUZIONE MATEMATICA

Campi scalari a vettoriali - Gradiente - Divergenza - Rotore - Integrale di linea e circuitazione di un vettore - Flusso di un vettore - Teorema della divergenza e della rotazione - Campi conservativi e solenoidali.

 

CARICA E MATERIA

La carica elettrica - Induzione elettrostatica -Esperienza di Millikan - Legge di Coulomb – Distribuzioni di carica

 

CAMPO ELETTRICO

Dipolo elettrico e campo di dipolo - Legge di Gauss - Applicazioni

 

POTENZIALE ELETTRICO

Potenziale elettrostatico - Legame tra potenziale e campo elettrico - Potenziale di un dipolo -Potenziale generato da distribuzioni continue di carica - Energia potenziale elettrica – Applicazioni - Capacitą e dielettrici.

 

CORRENTI ELETTRICHE CONTINUE

La corrente elettrica – Legge di Ohm – Forza elettromotrice – Il meccanismo della corrente elettrica dal punto di vista microscopico – Energia elettrica e potenza – Resistori in serie e in parallelo - Effetto Joule – Generatori di tensione e corrente – Analisi dei circuiti – Strumenti di misura – Circuiti RC.

 

CONDUCIBILITA ELETTRICA NEI SOLIDI

Elettroni di conduzione - Bande di energia - Conduttori, isolanti e semiconduttori -Drogaggio dei semiconduttori - Dispositivi a semiconduttori - Trasduttori – Superconduttori - Effetti termoelettrici - Fotoconducibilitą.

 

CONDUZIONE ELETTRICA NEI LIQUIDI E NEI GAS

Passaggio dell'elettricitą nei gas - Sorgenti luminose (termiche e a scarica).

 

IL CAMPO MAGNETICO E PROPRIETň MAGNETICHE DELLA MATERIA

Il campo magnetico - Definizione di B - Potenziale vettore. Moto di cariche in un campo elettrico e magnetico - (Legge di Biot a Savart) e I formula di Laplace - Legge di Gauss per il magnetismo - Forza magnetica su una corrente - Effetto Hall - Ciclotrone - Confinamento magnetico - Spettrometro di massa - La misura di e/m per l'elettrone -Sostanze dia- para- e ferromagnetiche -Il vettore di magnetizzazione M ed il campo magnetico H - Isteresi magnetica Forza tra conduttori percorsi da corrente - Teorema di Ampere - Solenoidi e toroidi - Spire percorse da corrente e dipoli magnetici.

 

INDUZIONE ELETTROMAGNETICA ED APPLICAZIONI

Campi lentamente variabili: approssimazione quasi stazionaria - Esperienze di Faraday sulle correnti indotte -esempi di correnti indotte - Legge di Faraday-Newman e di Lenz - Betatrone - Correnti di Foucault- Autoinduzione e induttanza- Mutua induzione- Circuiti RL- Oscillazioni in un circuito LC

 

CORRENTI ELETTRICHE ALTERNATE

Circuiti a corrente alternata con elementi in serie e in parallelo– Potenza nei circuiti in c.a. – Risonanza nei circuiti RLC.

 

EQUAZIONI DI MAXWELL E ONDE ELETTROMAGNETICHE

Corrente di spostamento - Equazioni di Maxwell - Campi elettrici a magnetici prodotti da cariche accelerate: campo di radiazione - onde elettromagnetiche - Vettore di Poynting - Le onde e loro equazione - Emissione di onde elettromagnetiche con circuiti oscillanti - Lo spettro elettromagnetico.

 

ALCUNI FENOMENI CONNESSI CON LA TEORIA DEI QUANTI

II problema del corpo nero - La prima realtą dei quanti: effetto fotoelettrico -Effetto Compton

 

PROPAGAZIONE E RIFLESSIONE DELLA LUCE

Campi rapidamente variabili - Natura e propagazione della luce - Leggi di Snell-Cartesio - Approssimazione di Gauss dell'ottica geometrica - - Dispersione - -Le fibre ottiche e loro impiego nelle telecomunicazioni e in campo medico. -Il diottro - Specchi - - Lenti sottili - Lenti spesse: punti principali: - Cenni sulle piĚ comuni aberrazioni - Microscopio semplice a composto - Cannocchiale -Occhio umano.

 

Il MODELLO ONDULATORIO DELLA LUCE

Modello ondulatorio - Principio di Huygens - Coerenza spaziale a temporale – Interferenza - -Diffrazione della luce - - Polarizzazione della luce - Emissione spontanea e stimolata: il laser

 

LA NATURA ONDULATORIA DELLA MATERIA

Particelle che si comportano come onde: lunghezza d'onda di De Broglie

 

Testi consigliati :

 

Raymond A. Serway, John W. Jewett, Jr

Fisica per Scienze e Ingegneria

Vol. 1 e Vol. 2

IV edizione

EdiSES s.r.l. 2009

 

P.A. Tipler, G.Mosca

Corso di Fisica Vol l e Vol 2

IV Ed.

Zanichelli

 

R. Resnick, Halliday, K. S. Krane:

Fisica I

Fisica II

V Edizione

Ambrosiana, Milano