OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

La frequenza e la partecipazione attiva alle attività educative proposte (lezioni ed esercitazioni) e allo studio individuale consentiranno allo studente di:

- acquisire la capacità di descrivere e analizzare i concetti di base relativi alla misurazione delle grandezze fisiche

- comprendere e applicare le leggi fondamentali della cinematica

- comprendere e applicare le leggi fondamentali della dinamica a una varietà di situazioni comuni

- comprendere, descrivere e applicare i concetti di base di energia cinetica e potenziale, lavoro e potenza

- estendere le leggi fondamentali di cinetica e dinamica alla rotazione

- comprendere e applicare i concetti di equilibrio ed elasticità

- comprendere le leggi della gravitazione e applicarle al moto della Terra e dei satelliti

- acquisire la capacità di descrivere e analizzare i concetti di base relativi a statica e dinamica dei fluidi e applicarli a situazioni reali

- acquisire le nozioni base relative ai modi di oscillazione e alle onde meccaniche

- acquisire le nozioni fondamentali riguardo all’elettricità e ai circuiti elettrici

Lo studente sarà incoraggiato a comprendere i vantaggi e le limitazioni connessi all'uso di schemi e modelli, utilizzare correttamente il formalismo e il linguaggio scientifico, riconoscere l'applicabilità di schemi e modelli in situazioni di vita reale, impostare e risolvere esercizi e problemi all'interno dei contenuti proposti e valutare criticamente i risultati.

PREREQUISITI

Conoscenze di algebra e trigonometria piana.

MODALITA' DIDATTICHE

L’insegnamento è articolato in diverse fasi che combinano il lavoro personale dello studente, lavoro di gruppo e lezioni frontali svolte dal docente. La parte teorica verrà principalmente esaminata dagli studenti attraverso materiale scritto assegnato dal docente in vista della lezione seguente. Gli studenti sono chiamati a commentare il materiale attraverso una opportuna piattaforma informatica. Durante la lezione frontale, dopo che il docente avrà richiamato i concetti fondamentali precedentemente appresi dagli studenti, evidenziando i punti critici, verranno condivisi esempi pratici e problemi con gli studenti. In una prima fase gli studenti dovranno affrontare individualmente i problemi, al fine di acquisire la capacità di applicare i concetti appena richiamati. In una seconda fase, è previsto un lavoro di gruppo in cui piccoli gruppi di studenti confrontano il loro approccio al problema e proseguono il lavoro fino a trovare la soluzione. Una terza fase consiste nell’esposizione, da parte di uno dei gruppi degli studenti, del procedimento utilizzato per risolvere il problema all’intera classe. Durante queste fasi il ruolo del docente consisterà nel guidare gli studenti all’approccio corretto al problema e all’utilizzo appropriato dei modelli delle leggi fisiche appropriate.

Si consigliano gli studenti lavoratori e gli studenti con certificazione di DSA, di disabilità o di altri bisogni educativi speciali di contattare il docente all’inizio del corso per concordare modalità didattiche e d’esame che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Misure

Quantità fisiche, standard e unità, Precisione e cifre significative, Analisi dimensionale

Moto in una dimensione

Posizione, spostamento e velocità media, Velocità istantanea e velocità, Accelerazione, accelerazione costante, accelerazionea caduta libera

Vettori

Vettori e loro component, Vettori unitari, somma di vettori, Moltiplicazione di vettori

Moto in due e tre dimensioni

Posizione e spostamento, Velocità media e velocità istantanea, Accelerazione media e velocità istantanea, Moto di unproiettile, Moto circolare uniforme, Moto relativo in una dimensione, Moto relativo in due dimensioni

Forza e cinematica

La prima e la seconda legge di Newton, Alcune forze speciali, Applicare le leggi di Newton, Forze d'attrito, La forza di trascinamento e la velocità terminale, La dinamica del moto circolare uniforme

Energia cinetica e lavoro

Energia cinetica, Lavoro e energia cinetica: Teorema dell'energia, Lavoro fatto da una Forza Costante, Lavoro fatto da una forza variabile, Potenza

Energia potenziale e conservazione dell'energia

Energia potenziale, Conservazione dell'energia meccanica, Lavoro fatto su un sistema da una forza esterna, Conservazionedell'energia

Centro di massa e momento lineare

Centro di Massa, Seconda legge di Newton per un sistema di particelle, Momento lineare, Collisione e Impulso, Conservazione del momento lineare, Momento e energia cinetica nelle collisioni, Collisioni elastiche in una dimensione, Collisioni in due dimensioni, Sistemi con massa variabile

Rotazione

Variabili rotazionali, Rotazione con accelerazione angolare costante, Relative alle variabili lineari e angolari, Energia cinetica di rotazione, Calcolo dell'inerzia rotazionale, momento torcente, Seconda legge di Newton per la rotazione, Lavoro e energiacinetica rotazionale

Rotolamento, Momento torcente e Momento Angolare

Rotolamento come combinazione di traslazione e rotazione, L'energia cinetica del rotolamento, Le forze del rotolamento, Momento angolare, Seconda legge di Newton in forma angolare, Il momento angolare di un sistema di particelle, Il momento angolare di un corpo rigido che ruota attorno a un asse fisso, Conservazione del momento angolare, Precessione di un giroscopio

Equilibrio ed elasticità

Equilibrio, Il centro di gravità, Alcuni esempi di equilibrio statico, Elasticità

Statica dei fluidi

Fluidi e solidi, Densità e pressione, Misura della pressione, Variazioni di pressione in un liquido a riposo, Principio di Pascal e principio di Archimede

Dinamica dei fluidi

Concetti generali del flusso dei fluidi, Linee di flusso e l'equazione della continuità, Equazione di Bernoulli, Campi di flusso, Viscosità, turbolenza e flusso caotico

Oscillazioni

Moto armonico semplice, Legge della forza per il moto armonico semplice, Energia nel moto armonico semplice, Pendoli, Moto armonico semplice smorzato, Oscillazioni forzate e risonanza

Onde

Onde longitudinali e trasversali, Velocità d’onda in una corda tesa, Energia e potenza di un’onda che si propaga lungo una corda, Equazione delle onde, Principio di sovrapposizione per le onde, Interferenza, Onde stazionarie e risonanza, Onde sonore, Battimenti, Effetto Doppler, Velocità supersoniche, Onde d’urto

Legge di Coulomb e Campi Elettrici

Carica elettrica, Conduttori e isolanti, Legge di Coulomb, Campo elettrico, Campo elettrico dovuto ad una carica puntiforme ed a un dipolo, Campo elettrico dovuto ad una carica lineare, Campo elettrico dovuto ad un disco carico, Carica puntiforme in un campo elettrico, Dipolo in un campo elettrico

Potenziale elettrico

Superfici equipotenziali, Potenziale dovuto ad una particella carica, ad un dipolo, ad una distribuzione continua di cariche, Energia potenziale elettrica per un sistema di particelle cariche, Potenziale di un capacitore carico isolato

Capacità, Corrente, Resistenza e Circuiti

Capacità, Capacitori in parallelo ed in serie, Energia immagazzinata in un campo elettrico, Capacitore con dielettrico, Corrente elettrica, Densità di corrente, Resistenza e resistività, Legge di Ohm, Potenza nei circuiti elettrici, Lavoro, Energia, Forza elettromotrice, Calcolo della corrente in un circuito con un solo ramo, Differenza di potenziale tra due punti, Circuiti a più rami, Circuiti RC

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Vari testi coprono il materiale del corso. In particolare è consigliato:

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Fondamenti di Fisica, Casa Editrice Ambrosiana