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FISICA

Anno accademico 2016/2017 - 3° anno
Docente: Agata SCORDINO
Crediti: 9
Organizzazione didattica: 225 ore d'impegno totale, 153 di studio individuale, 72 di lezione frontale
Semestre:

Obiettivi formativi

Il corso intende fornire la conoscenza di base e la capacità di comprensione dei fondamenti della Meccanica Newtoniana e dei fenomeni Elettrici e Magnetici nel vuoto, mostrando l’universalità delle leggi della Fisica e la loro applicazione nella interpretazione dei fenomeni naturali (knowledge and understanding).

Il corso è finalizzato a far acquisire allo studente una sufficiente familiarità con i modelli di base della Fisica classica e a sviluppare la capacità di applicare i concetti appresi alla risoluzione di semplici problemi numerici (applying knowledge and understanding).

Lo studio condotto induce lo studente a ragionare in modo scientifico acquisendo la capacità di valutare l’applicabilità dei Principi della Fisica a problemi scientifici reali e concreti (making judgements).

Particolare attenzione verrà posta nell’ acquisizione e impiego del linguaggio tecnico appropriato, prerogativa allo sviluppo delle abilità comunicative in campo scientifico e professionale (communication skills).

Introducendo lo studente allo studio e all’applicazione del metodo sperimentale, che costituisce un fondamentale strumento di indagine non solo in Fisica ma in ogni disciplina scientifica, si consente allo stesso di affrontare e risolvere autonomamente nuove problematiche che dovessero sorgere sia nello studio di altre discipline scientifiche che nella futura attività professionale (learning skills).


Prerequisiti richiesti

Buone conoscenze di Matematica elementare (Algebra, Geometria e Trigonometria); Nozioni fondamentali del calcolo differenziale e integrale


Frequenza lezioni

Obbligo di frequenza (non inferiore al 50%) per coloro che intendono sostenere le prove in itinere


Contenuti del corso

MECCANICA

Grandezze fisiche. Vettori e calcolo vettoriale. Cinematica scalare e vettoriale - Dinamica del punto materiale: le leggi di Newton - Le leggi della forza - Lavoro, energia cinetica, teorema dell'energia cinetica - Forze conservative, energia potenziale, conservazione dell'energia meccanica, bilancio energetico con forze dissipative - Forze centrali - Concetti generali sui moti relativi e i sistemi di riferimento - Sistemi di punti materiali. Centro di massa. Teorema del moto del centro di massa - Quantita' di moto, impulso della forza, teorema dell'impulso, conservazione della quantità di moto - Fenomeni d' urto: urti elastici ed anelastici - Oscillatore armonico semplice, smorzato e forzato.

ELETROMAGNETISMO

Carica elettrica - Campo elettrostatico – Legge di Gauss - Potenziale elettrostatico – Conduttori - Capacità elettrica – Induzione elettrostatica – Condensatori - Corrente elettrica continua – Resistenza elettrica - Leggi di Kirchoff - Campo magnetico – Forza magnetica su una corrente – Campo magnetico generato da una corrente - Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo – Induzione elettromagnetica – Autoinduzione - Equazioni di Maxwell - Onde elettromagnetiche nel vuoto


Testi di riferimento

  1. SERWAY, JEWETT Jr - Principi di Fisica (5a Edizione) - EdiSES
  2. GORDON, McGREW, SERWAY, JEWETT Jr – Esercizi di Fisica – EdiSES


Programmazione del corso

 *ArgomentiRiferimenti testi
1* INTRODUZIONE: Grandezza fisica - Unità di misura - Equazione dimensionale - Errori di misura - Approssimazione - Notazione scientificaTesto 1, Cap.1; Testo 2, Cap.1 
2*INTRODUZIONE: Grandezze scalari e grandezze vettoriali - Operazioni sui vettori: somma, differenza, prodotto di un vettore per uno scalare - Componenti di un vettoreTesto 1, Cap.1; Testo 2, Cap.1 
3*INTRODUZIONE: Operazioni sui vettori: prodotto scalare, prodotto vettorialeTesto 1, Cap.1; Testo 2, Cap.1 
4*CINEMATICA: Velocità - Accelerazione - Legge oraria - Moto rettilineo uniforme - Moto rettilineo uniformemente acceleratoTesto 1, Cap.2; Testo 2, Cap.2 
5*CINEMATICA: Moto nel piano - Moto parabolico - Moti circolari –Moto circolare uniformeTesto 1, Cap.3; Testo 2, Cap.3 
6*DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE: Principio di inerzia - Massa inerziale - Forza: 2a legge di Newton - Principio di azione e reazione - Leggi della forza: forza gravitazionale, forza peso, forza di attrito, forza elasticaTesto 1, Cap.4; Testo 2, Cap.4 
7*DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE: Reazioni vincolari - Tensione dei fili - Diagramma del corpo libero - Moto lungo un piano inclinato liscioTesto 1, Cap.4; Testo 2, Cap.4 
8*DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE: Forza di attrito radente – Calcolo del coefficiente di attrito - Moto lungo un piano inclinato scabroTesto 1, Cap.5; Testo 2, Cap.5 
9*DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE: Moti circolari: Forze centripete - Momento angolare - Momento meccanicoTesto 1, Cap.5; Testo 2, Cap.5 
10*CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA: Lavoro - Energia cinetica - Teorema delle forze vive - Forze conservative - Energia potenzialeTesto 1, Cap.6; Testo 2, Cap.6 
11*CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA: Calcolo di energia potenziale - Conservazione dell'energia meccanica - Forze non conservative Testo 1, Cap.6 e7; Testo 2, Cap.6 e 7 
12*DINAMICA DEI SISTEMI DI PUNTI MATERIALI: Forze interne e forze esterne - Centro di massa di un sistema di punti – Teorema del moto del centro di massa - Conservazione della quantità di motoTesto 1, Cap.8; Testo 2, Cap.8 
13*DINAMICA DEI SISTEMI DI PUNTI MATERIALI: Urti tra punti materiali: elastico, anelastico e completamente anelasticoTesto 1, Cap.8; Testo 2, Cap.8 
14*OSCILLAZIONI: Oscillatore armonico semplice: equazione del moto e soluzione - Sistema massa-molla - Energia cinetica e potenziale nei moti armonici sempliciTesto 1, Cap.8; Testo 2, Cap.8 
15*OSCILLAZIONI: Oscillatore armonico smorzato da una forza viscosa: smorzamento deboleTesto 1, Cap.12; Testo 2, Cap.12 
16 OSCILLAZIONI: Pendolo semplice - Oscillatore armonico smorzato da una forza viscosa: smorzamento forte e critico - Oscillatore armonico forzato - RisonanzaTesto 1, Cap.12; Testo 2, Cap.12 
17*IL CAMPO ELETTROSTATICO: Il fenomeno dell'elettrizzazione - La carica elettrica: proprietà - Isolanti e conduttori - La legge di Coulomb - Campo elettrico per cariche in quiete - Principio di sovrapposizioneTesto 1, Cap.19; Testo 2, Cap.19 
18*IL CAMPO ELETTROSTATICO: Campo di un dipolo elettrico - Moto di una particella carica in un campo elettrico uniforme - Linee di forza del campo elettrico - Flusso del campo elettricoTesto 1, Cap.19; Testo 2, Cap.19 
19*IL CAMPO ELETTROSTATICO: Legge di Gauss - Applicazione ad isolanti carichi - Applicazione a conduttori in equilibrio elettrostatico Testo 1, Cap.19; Testo 2, Cap.19 
20*IL CAMPO ELETTROSTATICO: Potenziale elettrico e differenza di potenziale - Energia di una carica puntiforme in un campo elettrostatico - Energia potenziale di un sistema di cariche Testo 1, Cap.20; Testo 2, Cap.20 
21*IL CAMPO ELETTROSTATICO: Capacità di un conduttore isolato - Induzione elettrostatica - Condensatore - Capacità di un condensatoreTesto 1, Cap.20; Testo 2, Cap.20 
22*IL CAMPO ELETTROSTATICO: Il condensatore piano - Collegamento di condensatori - Energia immagazzinata nel campo elettricoTesto 1, Cap.20; Testo 2, Cap.20 
23 IL CAMPO ELETTROSTATICO: Condensatore con dielettrico - La costante dielettrica relativa Testo 1, Cap.20; Testo 2, Cap.20 
24*CORRENTE ELETTRICA CONTINUA: Corrente elettrica - Resistenza e legge di Ohm - La resistività dei conduttoriTesto 1, Cap.21; Testo 2, Cap.21 
25*CORRENTE ELETTRICA CONTINUA: Densità di corrente - Effetto Joule - Forza elettromotrice e generatori di tensione Testo 1, Cap.21; Testo 2, Cap.21 
26*CORRENTE ELETTRICA CONTINUA: Leggi di Kirchoff - Resistenze in serie e in parallelo - Circuito RCTesto 1, Cap.21; Testo 2, Cap.21 
27*CAMPO MAGNETOSTATICO: Definizione di campo magnetico B - Proprietà del campo magnetico - Forza di LorentzTesto 1, Cap.22; Testo 2, Cap.22 
28*CAMPO MAGNETOSTATICO: Moto di una particella carica in un campo magnetico costante - Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente - Seconda formula di LaplaceTesto 1, Cap.22; Testo 2, Cap.22 
29*CAMPO MAGNETOSTATICO: Momento agente su una spira percorsa da corrente - La legge di Biot e Savart - Prima formula di LaplaceTesto 1, Cap.22; Testo 2, Cap.22 
30*CAMPO MAGNETOSTATICO: Forze magnetiche tra due conduttori paralleli - Definizione di ampereTesto 1, Cap.22; Testo 2, Cap.22 
31*CAMPO MAGNETOSTATICO: Legge di Ampère - Il campo magnetico di un solenoide idealeTesto 1, Cap.22; Testo 2, Cap.22 
32*CAMPO MAGNETOSTATICO: Corrente di spostamento: Equazione di Ampère-Maxwell -Il flusso magnetico- La legge di Gauss per il campo magneticoTesto 1, Cap.22; Testo 2, Cap.22 
33*CAMPO ELETTROMAGNETICO VARIABILE NEL TEMPO: Induzione elettromagnetica - Legge di Lenz-Faraday-Neumann - Forze elettromotrici indotte e campi elettriciTesto 1, Cap.23; Testo 2, Cap.23 
34 CAMPO ELETTROMAGNETICO VARIABILE NEL TEMPO: Autoinduzione - Circuiti RL - Energia in un campo magneticoTesto 1, Cap.23; Testo 2, Cap.23 
35*CAMPO ELETTROMAGNETICO VARIABILE NEL TEMPO: Forma integrale delle equazioni di Maxwell Testo 1, Cap.24 
36 CAMPO ELETTROMAGNETICO VARIABILE NEL TEMPO: Oscillazioni in un circuito LC - Onde elettromagneticheTesto 1, Cap.23 e 24 
* Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame.

N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova scritta seguita da una prova orale. La prova scritta (durata 2 ore) consiste nella risoluzione, giustificata e commentata in maniera chiara, di due problemi di Meccanica e due problema di Elettromagnetismo. Durante la prova scritta è consentito soltanto l’uso di una calcolatrice e di un formulario. Non è consentita la consultazione di libri di testo, appunti o esercizi svolti. Il superamento della prova scritta ha validità solo relativamente allo stesso appello. Gli allievi che superano la prova scritta possono sostenere la conseguente prova orale (durata 30 min) che consiste, a partire da una discussione della prova scritta, nella trattazione di tre distinti argomenti in programma.


Esempi di domande e/o esercizi frequenti

Testi degli esercizi svolti in aula e degli esercizi assegnati nelle prove d’esame sono consultabili sul portale Didattica Interattiva http://studium.unict.it