OBIETTIVI FORMATIVI

L’insegnamento fornisce i concetti e le leggi fondamentali della meccanica e dell’elettromagnetismo nel vuoto. Particolare importanza viene attribuita alla comprensione dell’utilità e delle limitazioni connesse all’uso di schematizzazioni e modelli.

PREREQUISITI

Il corso prevede la conoscenza di alcuni strumenti matematici di base:

• calcolo letterale, equazioni di primo e secondo grado, disequazioni
• goniometria e trigonometria
• funzioni di una variabile reale e loro derivate
• geometria piana e solida

Altri strumenti utili ad affrontare lo studio della fisica generale, come lo studio di funzioni a due e tre variabili, il calcolo integrale e quello vettoriale, non sono da considerarsi prerequisiti. Essi saranno in parte richiamati dal docente del corso, in parte utilizzati dopo la loro presentazione nell'ambito del corso di analisi matematica del primo anno.

MODALITA' DIDATTICHE

Il corso è erogato nella forma di lezioni frontali che comprendono:

• presentazione dei contenuti, alla lavagna o attraverso l'uso di presentazioni power-point e la proiezione di filmati
• esercizi svolti alla lavagna dal docente
• esercizi svolti dagli studenti in gruppo con il supporto dell'applicazione Socrative

PROGRAMMA/CONTENUTO

MODULO 1

• Sistemi di riferimento. Vettori e somma di vettori. Componenti di un vettore rispetto a una terna di assi cartesiani ortogonali. Prodotto scalare e prodotto vettoriale. L’approssimazione di punto materiale. Moto di un punto materiale: vettori posizione, spostamento, velocità ed accelerazione. Traiettoria di un punto nello spazio. Equazione oraria. Moto circolare: velocità angolare, accelerazione centripeta e tangenziale. Moti relativi.
• Le forze come causa del moto. Prima legge di Newton. Sistemi di riferimento inerziali. La seconda e terza legge di Newton. Forze di attrito, di contatto. Lavoro compiuto da una forza. Energia cinetica, il teorema lavoro-­‐energia cinetica. Potenza. Forze conservative ed energia potenziale. Conservazione dell’energia meccanica. Forze impulsive e impulso di una forza. Urti fra punti non vincolati: urto elastico, anelastico e completamente anelastico.
• Sistemi di punti materiali; forze interne ed esterne. Centro di massa; moto del centro di massa. Quantità di moto. Influenza delle forze esterne sulla quantità di moto. Conservazione della quantità di moto. Momento di una forza e momento angolare (o momento della quantità di moto). Influenza delle forze esterne sul momento angolare. Conservazione del momento angolare.
• Corpo rigido in rotazione intorno a un asse fisso. Momento d’inerzia. Equazione del moto. Energia cinetica di rotazione. Reazioni vincolari. Statica del corpo rigido. Moto libero di un corpo rigido. Rotolamento. Urti fra punti e corpi estesi.
• Moto armonico semplice: ampiezza, frequenza e fase. Considerazioni energetiche.
• Sistemi di riferimento non inerziali e forze apparenti.

MODULO 2

• Forze fra cariche puntiformi (legge di Coulomb). Campo elettrico E. Calcolo di E  attraverso le sorgenti: principio di sovrapposizione, legge di Gauss. Potenziale elettrico, energia di una carica in un campo elettrico. Energia di un sistema di cariche. Analogie col campo gravitazionale.
• Proprietà dei conduttori. Condensatori. Densità di energia del campo E.
• Corrente elettrica. Legge di Ohm. Effetto Joule. Generatori. Circuiti a una o più maglie. Leggi di Kirchhoff. Circuiti RC.
• Definizione di campo magnetico B (Forza di Lorentz). Forze su un conduttore percorso da corrente. Momento meccanico agente su una spira percorsa da corrente.
• Momento magnetico di una spira. Metodi per la determinazione di B prodotto da correnti: legge di Ampère, legge di Biot-­‐Savart.
• Flusso di B attraverso una superficie chiusa e concatenato con una linea chiusa. Legge di Far aday. Autoinduzione. Circuiti RL. Densità di energia del campo B

TESTI/BIBLIOGRAFIA

1) D. Halliday, R.Resnick, J.Walker, “Fondamenti di Fisica” I e II; Ed. CEA

2) R.A. Serway, Jewett, “Principi di Fisica”, Terza Edizione -­‐ Volume I e II; EdiSES, Napoli.

3) W.E. Gettys, F.J. Keller, Fisica Generale, McGraw Hill

4) P. Mazzoldi, M. Nigro e C. Voci, Elementi di Fisica (volume II, Elettromagnetismo e onde)