Fisica B

Giorgio Carelli      Tel. +39-0502214309

Conoscenze matematiche di base relative al calcolo numerico, alla geometria euclidea ed alla trigonometria. Conoscenza del concetto generale di funzione matematica, derivata ed integrale. Calcolo delle funzioni elementari delle loro derivate ed integrali.

Introduzione al linguaggio della fisica come descrizione matematica dei fenomeni naturali. Conoscenza delle leggi fondamentali della meccanica, dell'elettricità e del magnetismo con particolare attenzione all'uso del concetto di conservazione delle grandezze fisiche.

Conoscenze. Conoscenze di base.

Capacità. Capacità di apprendimento , di comprensione e di verifica di un modello matematico della realtà.

Comportamenti.

Il corso fornisce una introduzione sistematica ai principi fondanti della fisica classica. La verifica della comprensione dei concetti si basa su semplici applicazioni che richiedono conoscenze di algebra, geometria ed occasionalmente di analisi matematica. Gli argomenti affrontati sono:
le leggi del moto, derivate dai principi di Newton, i concetti di lavoro ed energia, principi di conservazione di energia e quantita' di moto; le interazioni tra cariche elettriche, la legge di Gauss ed il potenziale elettrico con particolare enfasi sul principio di sovrapposizione e sul concetto di simmetria; la risoluzione di semplici circuiti elettrici in continua; il campo magnetico. i fenomeni di induzione e le leggi che li descrivono.

This course provides a systematic introduction to the main principles of physics. The test of conceptual understanding is based on simple exercices, wich need a knowledge of algebra and trigonometry, rarely of calculus. The topics are:
the laws of motion derived from Newton's Laws, the concepts of work and energy, the conservation laws of energy and impulse; the interactions between electric charges, the Gauss Law and the electric potential with a specific stress on the superposition principle and the concept of symmetry; the solution of simple DC electric circuits; the magnetic fields, the induction phenomena and their laws.

Il processo di apprendimento e' organizzato in sequenza logica con valutazione intermedia degli obbiettivi di apprendimento raggiunti.

• Richiami di geometria analitica. Sistemi di riferimento cartesiani in due e tre dimensioni. Equazioni della retta, della circonferenza, dell'iperbole equilatera, della parabola. Tangente ad una curva. Rappresentazione parametrica.
• Grandezze fisiche e unità di misura. Misura di una grandezza. Grandezze fondamentali e grandezze derivate. Dimensioni fisiche di una grandezza. Sistemi coerenti di unità di misura. Il Sistema Internazionale.
• Cinematica. Descrizione del moto unidimensionale di un punto materiale. Legge oraria del moto. Definizione di velocità media e velocità istantanea. Definizione di accelerazione media e accelerazione istantanea. Il moto uniformemente accelerato. Moto nello spazio tridimensionale. Grandezze vettoriali e vettori. Il vettore spostamento. Somma e differenza di vettori. Velocità e accelerazione vettoriali. Moto circolare ed accelerazione centripeta. Moto uniformemente accelerato in 3 dimensioni.
• Dinamica del punto materiale. Primo e secondo principio della dinamica. Definizione e unità di misura delle forze. Moto di un grave. Forze vincolari e piano inclinato. Il terzo principio della dinamica. Tensione di una fune. Esempi di forze: forza gravitazionale, forza elettrostatica, forze elastiche. Moto armonico. Definizione di lavoro e di potenza e loro unità di misura SI. Lavoro della forza peso e della forza elastica. Teorema dell'energia cinetica. Forze posizionali. Concetto di campo di forze. Definizione di forze conservative. Definizione di energia potenziale. Energia potenziale gravitazionale e energia potenziale elastica. Principio di conservazione dell'energia meccanica. Definizione di impuso e di quantità di moto. Teorema dell'impulso. Urti elastci ed anelastici.
• Corpi estesi. Sistemi di punti materiali. Centro di massa. Teorema del baricentro. Quantità di moto totale di un sistema. Principio di conservazione della quantità di moto. Corpo rigido. Momento di una forza. Statica di un corpo rigido.
• Dinamica celeste. Le leggi di Keplero. Legge di gravitazione universale. Il momento della quantità di moto. Conservazione della quantità di moto nel moto di un satellite o di un pianeta. Energia potenziale del campo gravitazionale. Velocità di fuga.
• Meccanica dei fluidi. Densità e pressione. Legge di Stevino e principio d'Archimede. Equazione di Bernoulli.
• Elettrostatica. I fenomeni elettrici. Corpi conduttori e isolanti Forza di Coulomb. Campo elettrico. Linee di forza. Teorema di Gauss e sue applicazioni ai corpi conduttori. Campo generato da una sfera conduttrice carica; da una sfera dielettrica uniform. carica; da una lastra conduttrice piana. Potenziale elettrostatico. Potenziale generato da una carica puntiforme e da un insieme di cariche puntiformi. Potenziale di un conduttore. Condensatori. Campo elettrico in un condensatore piano. Energia immagazzinata in un condensatore.
• Corrente elettrica. Legge di Ohm. Potenza dissipata dalla corrente. Forza elettromotrice. Resistenze in serie e in parallelo. Carica di un condensatore
• Elettromagnetismo. Forza di Lorentz. Forza magnetica agente su un elemento di corrente. Campo generato da un elemento di corrente.Legge di Biot-Savart. Forza tra due fili rettilinei percorsi da corrente. Legge di Ampère. Campo di un solenoide. Definizione di flusso del campo magnetico concatenato con un circuito. Induzione elettromagnetica: legge di Faraday e legge di Lenz. Spira rotante in campo magnetico.

Serway, "Principi di Fisica", EdiSES
J.S. Walker, "Fondamenti di Fisica", Zanichelli
D. Halliday, R. Resnik, J. Walker, "Fondamenti di Fisica", CEA

Scritto e orale. L'esame può essere superato con il superamento delle due prove in itinere.