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Descrizione dell'insegnamento |
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-La prima parte del corso di Fisica si riferisce ai fondamenti della meccanica dei corpi e dei fluidi e ai concetti base della termodinamica. I principi e le leggi fisiche che vengono studiati durante questa prima parte sono alla base di qualunque applicazione ingegneristica e di tutta la tecnologia contemporanea. Il corso è posto nella prima parte del percorso formativo dello studente verso il conseguimento della qualifica di ingegnere proprio per il suo carattere fondamentale e di base. Il linguaggio che si usa e che si impara è formale e si avvale degli strumenti della matematica, ma ciò che viene descritto è il mondo reale che ci circonda e di cui si tendono a mettere in evidenza i nessi causali che collegano fra loro i diversi fenomeni osservati. La seconda parte del corso tratta la fenomenologia dell’elettromagnetismo, la sua teoria classica e alcune sue applicazioni. Come applicazione peculiare si considera anche la propagazione della luce, sia sotto forma di ottica geometrica che di ottica fisica. L’elettromagnetismo è alla base della stragrande maggioranza dei fenomeni fisici della vita quotidiana, eccettuata l’interazione gravitazionale. La consistenza dei corpi, non meno delle loro proprietà elettriche in senso stretto, i fenomeni chimici (non considerando la meccanica quantistica), il colore degli oggetti e moltissime altre proprietà sono in realtà di natura elettromagnetica. Tutto ciò mette in evidenza l’importanza della materia trattata nel corso. |
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Prerequisiti |
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Lo studente deve possedere i contenuti tipici del corso di Analisi I e parte di Analisi II; in particolare deve: * conoscere e saper utilizzare le derivate * essere in grado di effettuare uno studio di funzione * conoscere il concetto di integrale come limite di una somma e saper calcolare integrali in una variabile o riconducibili a integrali in una variabile * conoscere il concetto di vettore e sapere effettuare somme vettoriali * conoscere gli operatori di gradiente, divergenza e rotore. Un testo di riferimento per i concetti di base di calcolo differenziale, propedeutici allo studio del corso di fisica, è: C. Cesarano, "Lezioni di Analisi Matematica Volume 1", Esculapio Editore |
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Scopi |
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Per quanto concerne la prima parte, obiettivo del corso è quello di fornire allo studente una comprensione non superficiale né solo qualitativa dei fenomeni connessi col moto dei corpi e dei fluidi, sia negli aspetti cinematici che dinamici, e dei problemi legati alla trasmissione del calore e in generale dell’energia fra sistemi formati da un grandissimo numero di componenti (termodinamica). Alla fine del corso lo studente saprà riconoscere e comprendere le proprietà dei moti semplici; avrà acquisito il concetto di forza, di quantità di moto, di momento angolare e di energia; possiederà il concetto di inerzia e di momento di inerzia. Sarà in grado di capire gli aspetti essenziali dell’interazione tra corpi diversi, sia in contatto diretto che con la mediazione del campo gravitazionale. A conclusione della prima parte del corso, lo studente avrà acquisito la metodologia essenziale per essere in grado di risolvere semplici problemi relativi a quanto sopra e di impostare la soluzione di problemi più complessi. D’altro canto, obiettivo della seconda parte del corso è quello di fornire allo studente una comprensione non superficiale né solo qualitativa dei fenomeni connessi con le proprietà elettriche e magnetiche della materia e con la propagazione di onde elettromagnetiche. Alla fine del corso lo studente saprà interpretare correttamente i fenomeni elettromagnetici che accompagnano e costituiscono moltissime applicazioni della tecnologia contemporanea, dai circuiti elettrici ai motori, alle antenne per la trasmissione dei segnali, e ne conoscerà i principi essenziali. Altrettanto varrà per l’ottica e i suoi principi essenziali. A conclusione del corso lo studente avrà acquisito la metodologia per essere in grado di risolvere semplici problemi relativi a quanto sopra e di impostare la soluzione di problemi più complessi. |
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Contenuti |
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Le misure o grandezze fisiche o sistemi di coordinate o unità di misura o misure ed incertezze * Meccanica o il moto di un oggetto puntiforme in una o più dimensioni; o velocità ed accelerazione; o quantità di moto e velocità o urti e centro di massa; o la forza; o la conservazione della quantità di moto e le leggi di Newton; o energia cinetica ed energia elastica; o la forza di gravità o forze dissipative; o l’oscillatore armonico; o risonanza; o quantità di moto angolare e velocità angolare; o inerzia angolare; o il momento delle forze; o la conservazione della quantità di moto angolare; o energia di rotazione; o equilibrio e stabilità. * Meccanica dei fluidi: o fluidi in quiete, la pressione; o principio di Pascal; o principio di Archimede; o moto di fluidi ideali, la portata; o l’equazione di Bernoulli; o fluidi viscosi, l’attrito interno. * Termodinamica: o calore e temperatura; o il primo principio; o cicli termodinamici, il ciclo di Carnot; o l’entropia e il secondo principio. * Elettrostatica: o campo elettrico di una carica puntiforme e di una distribuzione di cariche; o potenziale elettrostatico; o legge di Gauss e sue applicazioni; o proprietà dei dielettrici; o capacità e condensatori. * La corrente elettrica: o La legge di Ohm o Effetto Joule * Magnetostatica: o proprietà del campo magnetico statico; o forza di Lorentz; o campo magnetico generato da una corrente; o forze tra correnti; o la relazione di Ampère; o campo della spira e dipoli magnetici; o proprietà magnetiche della materia. * Campi elettromagnetici dipendenti dal tempo: o la legge di Faraday; o induttanza; o le equazioni di Maxwell; o le onde elettromagnetiche; o proprietà generali della propagazione per onde; o generazione di onde elettromagnetiche. * L’ottica: o la legge di Snell e l’ottica geometrica; o fenomeni interferenziali; o la diffrazione della luce; o polarizzazione della luce. |
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Testi |
Uno dei seguenti testi a scelta:
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Physics I, Livio Conti, Uninettuno University Press & McGraw-Hill, ISBN 9781121766716
-
Physics II, Livio Conti, Uninettuno University Press & McGraw-Hill, ISBN 9781121766709
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Fondamenti di Fisica, Halliday D., Resnick R., Walker J., Casa Editrice Ambrosiana - Zanichelli, - Meccanica, Onde, Termodinamica, - Elettromagnetismo, Ottica
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Fisica Generale, Rosati S., Casa Editrice Ambrosiana - Zanichelli
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Esercitazioni |
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Gli esercizi consisteranno in applicazioni semplificate, e per quanto possibile, riconducibili a situazioni reali dei concetti e delle leggi studiati nel corso. L’accento sarà posto sugli aspetti metodologici e lo studente dovrà cercare di apprendere, più che un insieme di “ricette” per esercizi stereotipati, l’approccio al problema e gli elementi di similitudine tra problemi apparentemente diversi. |
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Docente |
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Piergiorgio Picozza
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Docenti video |
Prof.
Marco Casolino
- INFN, Università di Tor Vergata Roma, RIKEN (Giappone)
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Elenco delle lezioni |
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Lezione n. 47: Didactic materials related to the entire course
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