DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOLOGICHE, GEOLOGICHE E AMBIENTALI
Corso di laurea in Scienze geologiche
Anno accademico 2015/2016 - 1° anno

FISICA E APPLICAZIONI DI FISICA

Docente titolare dell'insegnamento

Obiettivi formativi

• APPLICAZIONI DI FISICA
  
  Il corso ha l’obiettivo dichiarato di fornire le adeguate conoscenze e capacità di comprensione delle leggi fisiche fondamentali che regolano i processi geologici, nonché le abilità nell’applicazione delle conoscenze e la capacità di comprensione del linguaggio scientifico di base.
• FISICA
  
  Il corso ha l’obiettivo dichiarato di fornire le adeguate conoscenze e capacità di comprensione delle leggi fisiche fondamentali che regolano i processi geologici, nonché le abilità nell’applicazione delle conoscenze e la capacità di comprensione del linguaggio scientifico di base.

Contenuti del corso

• APPLICAZIONI DI FISICA
  
  1. Introduzione Introduzione. Descrizione di un fenomeno fisico.Unità di misura ed equazioni dimensionali. Quantificare una grandezza. Il concetto di errore. Unità di misura del Sistema Internazionale (SI): tempo, massa, lunghezza. I prefissi. Unità derivate. Equazioni dimensionali.Grandezze scalari e vettoriali. Rappresentazione dei vettori in componenti rispetto ad un sistema di riferimento. Somma di vettori. Prodotto scalare e vettoriale tra vettori.2. MeccanicaIl concetto di forza. Forze e moto. Prima legge di Newton. Sistemi di riferimento inerziali. Natura vettoriale delle forze. Seconda legge di Newton. Peso di un corpo. Alcune forze particolari: attrito, forza di reazione ad un peso. Azione e reazione. Terza legge di Newton. Moto unidimensionale. Definizione di spostamento, velocità media, velocità istantanea. Accelerazione media e istantanea.Moto rettilineo ad accelerazione costante. Moti in più dimensioni. Scomposizione dei moti lungo gli assi di un sistema di riferimento. Moto del proiettile.Cenni di moto circolare uniforme. Posizione e spostamento e velocità angolare. Accelerazione centripeta. Periodo e frequenza. Velocità angolare della Terra.Lavoro ed energia. Definizione di lavoro meccanico. Teorema delle forze vive. Lavoro e forza peso. Forza elastica e lavoro della forza elastica (molla). Definizione di potenza. Energia potenziale. Definizione di forze conservative e non. Lavoro ed energia potenziale. Conservazione dell’energia meccanica. Relazione tra forza ed energia potenziale. Estensione della conservazione dell’energia meccanica.Sistemi di punti materiali. Il centro di massa. Estensione del concetto per un sistema rigido. Il concetto di equilibrio. Forze interne ed esterne.Quantità di moto. Quantità di moto per un sistema di punti. Conservazione della quantità di moto. Centro di gravità e baricentro.Definizione di momento angolare. Conservazione del momento angolare.La gravitazione. Legge di Newton. Energia potenziale gravitazionale. La forza di Newton è conservativa. Velocità di fuga. 3. FluidiDefinizione di fluido.Pressione. Come varia la pressione di un fluido a riposo in un campo gravitazionale. Principio di Pascal. Equazione di Bernoulli di conservazione dell’energia nel caso di fluidi. Principio di Archimede. Fluidi reali: viscosità e tensione superficiale. La lava. 4. Calore e cenni di termodinamicaDefinizione di temperatura. Punto triplo dell’acqua. Termometro a gas perfetto. Dilatazione termica.Calore e temperatura. Capacità termica e calore specifico.Transizioni di fase. Calore latente. Esempio sul calore latente. Stato termodinamico (equilibrio). Funzioni di stato. Trasmissione del calore: conduzione, convezione e irraggiamento. Il problema del riscaldamento globale. Prima legge della termodinamica. Trasformazioni reversibili e irreversibili. Seconda legge della termodinamica. Processi reversibili e irreversibili. Entropia. Terza legge della termodinamica.5. Elettricità e magnetismoCariche elettriche. Quantizzazione della carica elettrica. Conduttori ed isolanti. La legge di Coulomb. Definizione di campo elettrico. Linee di campo. Legge di Gauss per il campo elettrico. Potenziale elettrico. Differenza di potenziale. Lavoro. Superfici equipotenziali. Potenziale di una sfera carica.Condensatori e capacità. Condensatori ideali.Correnti elettriche. Densità di corrente. Resistenza. Legge di Joule. Resistenze in serie e parallelo. Generatori di fem. Esempi di circuiti e leggi di Kirchoff. I magneti permanenti. Campo magnetico terrestre. Effetto del campo magnetico sul moto delle cariche elettriche. Forza di Lorentz. Altre sorgenti di campo magnetico. Legge di Biot-SavartCenni sulla legge di Gauss per il campo magnetico. Legge di Ampere.Flusso del campo magnetico. Legge di Faraday. Forza elettromotrice indottaCenni sulle equazioni di Maxwell nel vuoto. 6. Elasticità, oscillazioni e ondeDeformazioni elastiche nei solidi. Legge di Hooke per forze di trazione e compressione. Il moto armonico semplice. Cenni sul moto armonico smorzato. Cenni sulle oscillazioni forzate e risonanza. Cos’è un’onda. Onde trasversali e longitudinali. Lunghezza d’onda e frequenza. Onde meccaniche ed elettromagnetiche. Fenomeni di riflessione, rifrazione e interferenza. Onde meccaniche e trasporto di energia. I terremoti. Onde stazionarie. Onde sonore. Effetto Doppler e applicazioni. Onde elettromagnetiche. Spettro elettromagnetico. Onde piane e trasversali. Velocità nel vuoto e in un mezzo. Indice di rifrazione. Energia dell’onda elettromagnetica. Principio di Huygens. Interferenza e diffrazione. Potere risolutivo: criterio di Reyleigh. Spettrometri e spettroscopia e loro applicazioni.La polarizzazione: circolare, lineare. Polaroidi.Ottica geometrica: spettro luminoso. Indice di rifrazione. Riflessione e rifrazione. Riflessione totale e angolo limite. Dispersione cromatica. Strumenti ottici: specchi, diottri e lenti e loro applicazioni.
• FISICA
  
  1. Introduzione Introduzione. Descrizione di un fenomeno fisico.Unità di misura ed equazioni dimensionali. Quantificare una grandezza. Il concetto di errore. Unità di misura del Sistema Internazionale (SI): tempo, massa, lunghezza. I prefissi. Unità derivate. Equazioni dimensionali.Grandezze scalari e vettoriali. Rappresentazione dei vettori in componenti rispetto ad un sistema di riferimento. Somma di vettori. Prodotto scalare e vettoriale tra vettori.2. MeccanicaIl concetto di forza. Forze e moto. Prima legge di Newton. Sistemi di riferimento inerziali. Natura vettoriale delle forze. Seconda legge di Newton. Peso di un corpo. Alcune forze particolari: attrito, forza di reazione ad un peso. Azione e reazione. Terza legge di Newton. Moto unidimensionale. Definizione di spostamento, velocità media, velocità istantanea. Accelerazione media e istantanea.Moto rettilineo ad accelerazione costante. Moti in più dimensioni. Scomposizione dei moti lungo gli assi di un sistema di riferimento. Moto del proiettile.Cenni di moto circolare uniforme. Posizione e spostamento e velocità angolare. Accelerazione centripeta. Periodo e frequenza. Velocità angolare della Terra.Lavoro ed energia. Definizione di lavoro meccanico. Teorema delle forze vive. Lavoro e forza peso. Forza elastica e lavoro della forza elastica (molla). Definizione di potenza. Energia potenziale. Definizione di forze conservative e non. Lavoro ed energia potenziale. Conservazione dell’energia meccanica. Relazione tra forza ed energia potenziale. Estensione della conservazione dell’energia meccanica.Sistemi di punti materiali. Il centro di massa. Estensione del concetto per un sistema rigido. Il concetto di equilibrio. Forze interne ed esterne.Quantità di moto. Quantità di moto per un sistema di punti. Conservazione della quantità di moto. Centro di gravità e baricentro.Definizione di momento angolare. Conservazione del momento angolare.La gravitazione. Legge di Newton. Energia potenziale gravitazionale. La forza di Newton è conservativa. Velocità di fuga. 3. FluidiDefinizione di fluido.Pressione. Come varia la pressione di un fluido a riposo in un campo gravitazionale. Principio di Pascal. Equazione di Bernoulli di conservazione dell’energia nel caso di fluidi. Principio di Archimede. Fluidi reali: viscosità e tensione superficiale. La lava. 4. Calore e cenni di termodinamicaDefinizione di temperatura. Punto triplo dell’acqua. Termometro a gas perfetto. Dilatazione termica.Calore e temperatura. Capacità termica e calore specifico.Transizioni di fase. Calore latente. Esempio sul calore latente. Stato termodinamico (equilibrio). Funzioni di stato. Trasmissione del calore: conduzione, convezione e irraggiamento. Il problema del riscaldamento globale. Prima legge della termodinamica. Trasformazioni reversibili e irreversibili. Seconda legge della termodinamica. Processi reversibili e irreversibili. Entropia. Terza legge della termodinamica.5. Elettricità e magnetismoCariche elettriche. Quantizzazione della carica elettrica. Conduttori ed isolanti. La legge di Coulomb. Definizione di campo elettrico. Linee di campo. Legge di Gauss per il campo elettrico. Potenziale elettrico. Differenza di potenziale. Lavoro. Superfici equipotenziali. Potenziale di una sfera carica.Condensatori e capacità. Condensatori ideali.Correnti elettriche. Densità di corrente. Resistenza. Legge di Joule. Resistenze in serie e parallelo. Generatori di fem. Esempi di circuiti e leggi di Kirchoff. I magneti permanenti. Campo magnetico terrestre. Effetto del campo magnetico sul moto delle cariche elettriche. Forza di Lorentz. Altre sorgenti di campo magnetico. Legge di Biot-SavartCenni sulla legge di Gauss per il campo magnetico. Legge di Ampere.Flusso del campo magnetico. Legge di Faraday. Forza elettromotrice indottaCenni sulle equazioni di Maxwell nel vuoto. 6. Elasticità, oscillazioni e ondeDeformazioni elastiche nei solidi. Legge di Hooke per forze di trazione e compressione. Il moto armonico semplice. Cenni sul moto armonico smorzato. Cenni sulle oscillazioni forzate e risonanza. Cos’è un’onda. Onde trasversali e longitudinali. Lunghezza d’onda e frequenza. Onde meccaniche ed elettromagnetiche. Fenomeni di riflessione, rifrazione e interferenza. Onde meccaniche e trasporto di energia. I terremoti. Onde stazionarie. Onde sonore. Effetto Doppler e applicazioni. Onde elettromagnetiche. Spettro elettromagnetico. Onde piane e trasversali. Velocità nel vuoto e in un mezzo. Indice di rifrazione. Energia dell’onda elettromagnetica. Principio di Huygens. Interferenza e diffrazione. Potere risolutivo: criterio di Reyleigh. Spettrometri e spettroscopia e loro applicazioni.La polarizzazione: circolare, lineare. Polaroidi.Ottica geometrica: spettro luminoso. Indice di rifrazione. Riflessione e rifrazione. Riflessione totale e angolo limite. Dispersione cromatica. Strumenti ottici: specchi, diottri e lenti e loro applicazioni.

Testi di riferimento

• APPLICAZIONI DI FISICA
  
  
  "Fisica generale - Principi e applicazioni", A. Giambattista, B. McCarthy Richardson, R. C. Richardson, Casa Ed. Graw Hill, (4 edizione)
  "Fisica con fisica moderna" II edizione, Giancoli, Casa Editrice Ambrosiana (edizione 2006 o 2007)
  "Principi di fisica", J. Serway, Casa ed. EdiSES
  "Fondamenti di fisica", D. Halliday, R. Resnik, J. Walker, Casa Editrice Ambrosiana (sesta edizione 2006)
  "Principi di fisica", Elio Ragozzino, Casa ed. EdiSES (edizione 2007)
  
• FISICA
  
  
  "Fisica generale - Principi e applicazioni", A. Giambattista, B. McCarthy Richardson, R. C. Richardson, Casa Ed. Graw Hill, (4 edizione)
  "Fisica con fisica moderna" II edizione, Giancoli, Casa Editrice Ambrosiana (edizione 2006 o 2007)
  "Principi di fisica", J. Serway, Casa ed. EdiSES
  "Fondamenti di fisica", D. Halliday, R. Resnik, J. Walker, Casa Editrice Ambrosiana (sesta edizione 2006)
  "Principi di fisica", Elio Ragozzino, Casa ed. EdiSES (edizione 2007)