PRESENTAZIONE

Lo scopo della Fisica è dare una spiegazione quantitativa e basata sul metodo scientifico dei fenomeni della Natura.
Tramite questo insegnamento vengono introdotte le leggi fondamentali della fisica classica per quel che riguarda la Meccanica, la Termodinamica, l'Elettromagnetismo  e, molto brevemente, l'Ottica. I concetti presentati, elaborati anche grazie a semplici esercizi, sono alla base di molteplici fenomeni che uno studente del corso di Scienze Ambientali e Naturali potrà incontrare negli anni successivi.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Apprendimento dei principi base della fisica classica relativamente alla Meccanica, alla Termodinamica, all'Elettromagnetismo e all'Ottica; sviluppo della capacità di applicare questi principi per la risoluzione di semplici problemi pratici.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Alla fine del corso lo studente dovrebbe essere in grado di utilizzare in modo appropriato il formalismo necessario allo studio ed all'applicazione della Fisica (unità di misura, vettore posizione, equazioni fondamentali, etc.) ed essere in grado di risolvere semplici problemi pratici utilizzando i principi di base e le leggi fondamentali della Meccanica, della Termodinamica, e dell'Elettromagnetismo.

PREREQUISITI

Matematica a livello universitario di base, compatibile con quanto trattato durante il primo semestre del primo anno nell'insegnamento di Elementi di Matematica

MODALITA' DIDATTICHE

Circa 40 ore di lezioni teoriche + circa 16 ore di esercizi ed esempi pratici.

Si rimanda all'istanza AulaWeb specifica dell'insegnamento per eventuali aggiornamenti a causa di variazioni della situazione sanitaria ed epidemiologica.

PROGRAMMA/CONTENUTO

- Introduzione alla Fisica: Concetto di misura, grandezze fisiche, campioni e unità, Sistema Internazionale di Unità, campioni di riferimento, cenni di probabilità ed errori. Il metodo scientifico.

- Vettori e scalari: scomposizione dei vettori, versori, somma di vettori, prodotto scalare tra vettori

- Moto in una dimensione: Cinematica del punto materiale, velocità media, velocità istantanea, accelerazione, moto accelerato uniforme, caduta libera

- Moti piani: Moto piano con accelerazione costante, moto di un proiettile, moto circolare uniforme.

- Dinamica del punto materiale: la meccanica classica, prima legge di Newton, Forza, massa, la seconda legge di Newton, terza legge del moto di Newton, peso e massa, alcune applicazioni delle leggi del moto di Newton, forze di attrito, molle, la dinamica del moto circolare uniforme.

- Lavoro ed energia: Lavoro fatto da una forza costante, lavoro fatto da una forza variabile, caso unidimensionale, energia cinetica e teorema dell’energia cinetica, potenza, conservazione dell'energia, forze conservative e non, energia potenziale.

- Cenni sulla dinamica dei sistemi di particelle

- Urti: quantità di moto di una particella e di più particelle, conservazione della quantità di moto, definizione di urto elastico ed anelastico,
urti in una e due dimensioni

- Cenni sulla gravitazione: legge di gravitazione universale, costante di gravitazione universale, accelerazione gravitazionale, le leggi di Keplero.

- Fluidi: definizione di fluido, pressione e densità, variazione di pressione in un fluido in equilibrio, principi di Pascal e di Archimede, legge di continuità, legge di Bernoulli.

- Temperatura: descrizioni macroscopica e microscopica,  equilibrio termico, il principio zero della termodinamica, misura della temperatura, scala di temperatura del gas perfetto, scala Celsius, dilatazione termica.

- Il calore e il primo principio della termodinamica: ll calore come forma di energia, quantità di calore e calore specifico, conduzione del calore, cambiamenti di fase, lavoro e calore, il primo principio della termodinamica.

- Teoria cinetica dei gas: descrizione macroscopica, descrizione microscopica, equazione di stato

- il secondo principio della termodinamica: trasformazioni reversibili e irreversibili, macchine termiche, Il ciclo di Carnot, enunciati del secondo principio della termodinamica, rendimento delle macchine termiche, entropia: trasformazioni reversibili ed irreversibili.

- Carica e campo elettrico: la carica elettrica, conduttori e isolanti, la legge di Coulomb, concetto di campo E, linee di forza, campo di una carica puntiforme ed insieme di cariche, dipolo elettrico, flusso del campo elettrico.

- Potenziale elettrico: definizione di potenziale elettrico, potenziale e campo elettrico, potenziale di una carica puntiforme, insieme di cariche puntiformi.

- Corrente e circuiti: Corrente elettrica, resistenza, legge di Ohm, forza elettromotrice, capacità, condensatori piani, serie e parallelo di condensatori o resistenze

- Il campo magnetico: Definizione operativa di B, Forza di Lorentz, Forza magnetica su una corrente, legge di Biot – Savart, Conduttori paralleli.

- Cenni sulle equazioni di Maxwell complete: legge di induzione di Faraday, correnti di spostamento e legge di Maxwell-Ampere

- Cenni di ottica geometrica: le onde elettromagnetiche e la luce, la riflessione e la rifrazione,  gli specchi, il diottro sferico, la lente sottile.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Gli appunti presi dallo studente durante lezioni ed esercitazioni sono da considerarsi come il riferimento principale del corso.
Gli studenti possono comunque avere, come riferimento, un qualsiasi testo di Fisica Generale di livello universitario.
Alcuni esempi di testi validi sono:
1) James S. Walker, "Fondamenti di Fisica" (Pearson) ->NB: Libro usato come riferimento per le lezioni
2) D. Halliday, R. Resnick e J. Walker, “Fondamenti di Fisica” (Casa Editrice Ambrosiana)
3) D. Giancoli, “Fisica” (Casa Editrice Ambrosiana)

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

FEDERICO SFORZA (Presidente)

ROBERTA CARDINALE

ANTONINO SERGI (Presidente Supplente)

LEZIONI

Orari delle lezioni

FISICA

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Scritto + Orale

Si rimanda all'istanza AulaWeb specifica dell'insegnamento per eventuali aggiornamenti a causa di variazioni della situazione sanitaria ed epidemiologica.

Calendario appelli