Principi e concetti fondamentali di cinematica e dinamica del punto materiale, dei sistemi di punti materiali, del corpo rigido e dei fluidi. Principi e concetti fondamentali sulle onde elastiche e non elastiche. Principi e concetti fondamentali di termodinamica. Principi e concetti fondamentali di elettrostatica, magnetismo, elettromagnetismo ed onde elettromagnetiche. Principi e concetti fondamentali di ottica fisica e geometrica.
Algebra e geometria elementari, Trigonometria, Equazioni di primo e secondo grado, Equazioni trigonometriche, Disequazioni di primo e secondo grado, Elementi di base di calcolo differenziale e integrale.
Obbligatoria
1) Misure e incertezze
Modelli, teorie, leggi-Misure e incertezza-Unità di misura, campioni e il sistema internazionale-Conversione delle unità di misura-Calcolo dimensionale
2) Descrizione del moto: cinematica in una dimensione
Sistemi di riferimento e spostamento-Velocità media-Velocità istantanea-Accelerazione-Moto con accelerazione costante-Oggetti in caduta-Analisi grafica del moto lineare
3) Cinematica in due dimensioni; Vettori
Vettori e scalari-Somma di vettori: metodo grafico-Sottrazione di vettori e moltiplicazione di un vettore per uno scalare-Somma dei vettori tramite le componenti-Moto di un proiettile-Velocità relativa
4) Moto e forze: Dinamica
Forza-Prima legge del moto di Newton-Massa-Seconda legge del moto di Newton-Terza legge del moto di Newton-Peso: la forza di gravità e la forza normale-Applicazioni che coinvolgono l’attrito: piani inclinati
5) Moto circolare; Gravitazione
Cinematica del moto circolare uniforme-Dinamica del moto circolare uniforme-Legge di Newton della gravitazione universale-Gravità vicino alla superficie terrestre-Leggi di Keplero e sintesi di Newton
6) Lavoro e Energia
Lavoro compiuto da una forza costante-Lavoro compiuto da una forza variabile-Energia cinetica e principio lavoro-energia-Energia potenziale-Forze conservative e non conservative-Energia meccanica e sua conservazione-Altre forme di energia: trasformazioni dell’energia e legge di conservazione dell’energia-Conservazione dell’energia in presenza di forze di attrito
7) Quantità di moto
La quantità di moto e la sua relazione con la forza-Conservazione della quantità di moto-Urti e impulso-Conservazione dell’energia e della quantità di moto negli urti-Urti elastici in una dimensione-Urti anelastici-Urti in due e tre dimensioni-Centro di massa
8) Moto rotatorio
Grandezze angolari-Equazioni cinematiche per il moto rotatorio uniformemente accelerato-Moto di rotolamento-momento torcente-Dinamica rotazionale: momento torcente e momento di inerzia-Energia cinetica rotazionale-Il momento angolare e sua conservazione-Natura vettoriale delle quantità angolari
9) Corpi in equilibrio; Elasticità
Statica: lo studio di forze in equilibrio-Le condizioni di equilibrio-Elasticità: Legge di Hooke, sforzo e deformazione
10) Fluidi
Densità e peso specifico-Pressione nei fluidi-Pressione atmosferica e pressione relativa-Il principio di Pascal-Misure di pressione: manometri e barometri-Galleggiamento e principio di Archimede-Fluidi in movimento: portata ed equazione di continuità- L’equazione di Bernoulli-Applicazioni del principio di Bernoulli
11) Vibrazioni e onde
Moto armonico semplice-Energia nell’oscillatore armonico semplice-Periodo e natura sinusoidale del moto armonico semplice-Il pendolo semplice-Moto armonico smorzato-Vibrazioni forzate; risonanza-Moto ondulatorio-Tipi di onde: trasversali e longitudinali-Energia trasportata dalle onde-Riflessione e interferenza delle onde-Onde stazionarie; risonanza
12) Il suono
Caratteristiche del suono-Intensità del suono: decibel-Sorgenti sonore: corde vibranti e colonne d’aria-Interferenza di onde sonore: battimenti-Effetto Doppler
13) Temperatura e teoria cinetica
Teoria atomica della materia-Temperatura e termometri-Equilibrio termico e principio zero della termodinamica-Dilatazione termica-Comportamento anomalo dell’acqua sotto 4 °C-Leggi dei gas e temperatura assoluta-La legge dei gas perfetti-La legge dei gas perfetti in termini di molecole: il numero di Avogadro-Teoria cinetica e interpretazione molecolare della temperatura-Distribuzione delle velocità molecolari-Gas reali e cambiamenti di fase-Tensione di vapore e umidità
14) Calore
Il calore come trasferimento di energia-Distinzione fra temperatura, calore ed energia interna-Energia interna di un gas ideale-Calore specifico e calorimetria-Calore latente-Trasmissione del calore: conduzione, convezione e irraggiamento
15) I principi della termodinamica
Il primo principio della termodinamica-Il primo principio della termodinamica applicato ad alcuni sistemi semplici-Il secondo principio della termodinamica-Le macchine termiche-L’entropia e il secondo principio della termodinamica-Dall’ordine al disordine; energia non disponibile-L’interpretazione statistica dell’entropia e il secondo principio
16) Carica elettrica e campo elettrico
Elettricità statica; la carica elettrica e la sua conservazione-La carica elettrica nell’atomo-Isolanti e conduttori-La carica indotta; l’elettroscopio-La legge di Coulomb-Il campo elettrico-Linee di campo-Campi elettrici e conduttori
17) Potenziale elettrico ed energia elettrica; Capacità
Potenziale elettrico e differenza di potenziale-Relazione tra potenziale elettrico e campo elettrico-Linee equipotenziali-L’elettronvolt: un’unità di misura dell’energia-Potenziale elettrico dovuto a cariche puntiformi-Dipolo elettrico-La capacità-Dielettrici-Immagazzinamento di carica elettrica
18) Le correnti elettriche
La batteria elettrica-La corrente elettrica-La legge di Ohm: resistenza in un circuito-Resistività-Potenza elettrica-Correnti alternate-Aspetti microscopici della corrente elettrica
19) Circuiti in corrente continua
Resistenze in serie e parallelo-Forza elettromotrice-Leggi di Kirchhoff-Forze elettromotrici in serie e parallelo; Carica di una batteria-Circuiti contenenti condensatori in serie e parallelo-Circuiti contenenti una resistenza e un condensatore-Amperometri e voltmetri in corrente continua
20) Magnetismo
I magneti e i campi magnetici-Le correnti elettriche generano campi magnetici-Forza su una corrente elettrica in un campo magnetico; Definizione di B-Forza agente su una carica elettrica in moto in un campo magnetico-Campo magnetico prodotto da un filo rettilineo-Forza tra due fili paralleli-Definizione dell’Ampere e del Coulomb-La legge di Ampere-Momento torcente su una spira percorsa da corrente; momento magnetico-Applicazioni: galvanometri, motori-Lo spettrometro di massa-Ferromagnetismo: domini-Elettromagneti e solenoidi-Campi magnetici nei materiali magnetici; isteresi
21) Induzione elettromagnetica e legge di Faraday; Circuiti AC
Forza elettromotrice indotta-La legge di Faraday sull’induzione; Legge di Lenz-Forza elettromotrice indotta in un conduttore in moto-La variazione di flusso magnetico produce un campo elettrico-Generatori elettrici-Correnti parassite-Trasformatori; trasporto di energia elettrica-Induttanza-Energia accumulata in un campo magnetico-Circuiti LR-Circuiti in corrente alternata e impedenza-Circuiti RLC in corrente alternata-Risonanza nei circuiti in corrente alternata; oscillatori
22) Onde elettromagnetiche
Campi elettrici variabili producono campi magnetici: equazioni di Maxwell-La quarta equazione di Maxwell; corrente di spostamento-Produzione di onde elettromagnetiche-Calcolo della velocità delle onde elettromagnetiche-La luce vista come una onda elettromagnetica e lo spettro elettromagnetico-Misurazione della velocità della luce-L’energia trasportata dalle onde elettromagnetiche
23) La luce: ottica geometrica
Il modello a raggi per la radiazione luminosa-Riflessione; formazione delle immagini su uno specchio piano-Formazione delle immagini da parte di specchi sferici-Indice di rifrazione-Rifrazione: legge di Snell-Riflessione interna totale-Lenti sottili; i diagrammi dei raggi-L’equazione delle lenti
24) Natura ondulatoria della luce
Onde piuttosto che particelle: principio di Huygens e diffrazione-Principio di Huygens e legge della rifrazione-Interferenza; Esperimento di Young della doppia fenditura-Spettro visibile e dispersione-Diffrazione da singola fenditura-Reticolo di diffrazione-Lo spettrometro e la spettroscopia-Polarizzazione
25) Strumenti ottici
L’occhio umano-Lente di ingrandimento-Telescopio-Microscopio composto-Aberrazioni delle lenti e degli specchi-Limiti di risoluzione: criterio di Rayleigh-Risoluzione dei telescopi e dei microscopi-Raggi X e diffrazione dei raggi X
Teoria:
1) Raymond A. Serway, John W. Jewett, “Principi di Fisica (quinta edizione)”, EDISES
2) Douglas C. Giancoli, “Fisica-Principi e Applicazioni” (Edizione italiana a cura di Paolo Cavatorta e Lanfranco Cicala), edizioni “Casa Editrice Ambrosiana”
3) J. S. Walker, "Fondamenti di Fisica", quinta edizione, PEARSON
4) F. Borsa, A. Lascialfari, “Principi di Fisica-per indirizzo biomedico e farmaceutico”, EDISES
Esercizi:
5) John R. Gordon, Ralph W. McGrew, Raymond R. Serway, John W. Jewett, “Esercizi di Fisica-guida ragionata alla soluzione”, EDISES
6) http://upload.wikimedia.org/wikibooks/it/4/4b/Esercizi_di_fisica_con_soluzioni.pdf; http://www60.jimdo.com/app/s80e7ac8b55e77c3c/p6a5b5a2aca6b274c/
http://nanostar.jimdo.com/didattica-sfa/
* | Argomenti | Riferimenti testi | |
1 | Misure e incertezze Modelli, teorie, leggi-Misure e incertezza-Unità di misura, campioni e il sistema internazionale-Conversione delle unità di misura-Calcolo dimensionale | 1, 2, 3, 4 | |
2 | * | Descrizione del moto: cinematica in una dimensione Sistemi di riferimento e spostamento-Velocità media-Velocità istantanea-Accelerazione-Moto con accelerazione costante-Oggetti in caduta-Analisi grafica del moto lineare | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
3 | * | Cinematica in due dimensioni; Vettori Vettori e scalari-Somma di vettori: metodo grafico-Sottrazione di vettori e moltiplicazione di un vettore per uno scalare-Somma dei vettori tramite le componenti-Moto di un proiettile-Velocità relativa | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
4 | * | Moto e forze: Dinamica Forza-Prima legge del moto di Newton-Massa-Seconda legge del moto di Newton-Terza legge del moto di Newton-Peso: la forza di gravità e la forza normale-Applicazioni che coinvolgono l’attrito: piani inclinati | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
5 | * | Moto circolare; Gravitazione Cinematica del moto circolare uniforme-Dinamica del moto circolare uniforme-Legge di Newton della gravitazione universale-Gravità vicino alla superficie terrestre-Leggi di Keplero e sintesi di Newton | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
6 | * | Lavoro e Energia Lavoro compiuto da una forza costante-Lavoro compiuto da una forza variabile-Energia cinetica e principio lavoro-energia-Energia potenziale-Forze conservative e non conservative-Energia meccanica e sua conservazione | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
7 | * | Altre forme di energia: trasformazioni dell’energia e legge di conservazione dell’energia-Conservazione dell’energia in presenza di forze di attrito | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
8 | * | Quantità di moto La quantità di moto e la sua relazione con la forza-Conservazione della quantità di moto-Urti e impulso-Conservazione dell’energia e della quantità di moto negli urti-Urti elastici in una dimensione-Urti anelastici | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
9 | * | Urti in due e tre dimensioni-Centro di massa | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
10 | * | Moto rotatorio Grandezze angolari-Equazioni cinematiche per il moto rotatorio uniformemente accelerato-Moto di rotolamento-momento torcente-Dinamica rotazionale: momento torcente e momento di inerzia-Energia cinetica rotazionale | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
11 | * | Il momento angolare e sua conservazione-Natura vettoriale delle quantità angolari | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
12 | Corpi in equilibrio; Elasticità Statica: lo studio di forze in equilibrio-Le condizioni di equilibrio-Elasticità: Legge di Hooke, sforzo e deformazione | 1, 2, 3, 4,5, 6 | |
13 | * | Fluidi Densità e peso specifico-Pressione nei fluidi-Pressione atmosferica e pressione relativa-Il principio di Pascal-Misure di pressione: manometri e barometri-Galleggiamento e principio di Archimede | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
14 | * | Fluidi in movimento: portata ed equazione di continuità- L’equazione di Bernoulli-Applicazioni del principio di Bernoulli | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
15 | * | Vibrazioni e onde Moto armonico semplice-Energia nell’oscillatore armonico semplice-Periodo e natura sinusoidale del moto armonico semplice-Il pendolo semplice-Moto armonico smorzato-Vibrazioni forzate; risonanza-Moto ondulatorio | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
16 | * | Tipi di onde: trasversali e longitudinali-Energia trasportata dalle onde-Riflessione e interferenza delle onde-Onde stazionarie; risonanza | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
17 | * | Il suono Caratteristiche del suono-Intensità del suono: decibel-Sorgenti sonore: corde vibranti e colonne d’aria-Interferenza di onde sonore: battimenti-Effetto Doppler | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
18 | * | Temperatura e teoria cinetica Teoria atomica della materia-Temperatura e termometri-Equilibrio termico e principio zero della termodinamica-Dilatazione termica-Comportamento anomalo dell’acqua sotto 4 °C-Leggi dei gas e temperatura assoluta | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
19 | * | La legge dei gas perfetti-La legge dei gas perfetti in termini di molecole: il numero di Avogadro-Teoria cinetica e interpretazione molecolare della temperatura-Distribuzione delle velocità molecolari-Gas reali e cambiamenti di fase-Tensione di vapore | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
20 | * | Calore Il calore come trasferimento di energia-Distinzione fra temperatura, calore ed energia interna-Energia interna di un gas ideale-Calore specifico e calorimetria-Calore latente-Trasmissione del calore: conduzione, convezione e irraggiamento | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
21 | * | I principi della termodinamica Il primo principio della termodinamica-Il primo principio della termodinamica applicato ad alcuni sistemi semplici-Il secondo principio della termodinamica-Le macchine termiche-L’entropia e il secondo principio | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
22 | * | Dall’ordine al disordine; energia non disponibile-L’interpretazione statistica dell’entropia e il secondo principio | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
23 | * | Carica elettrica e campo elettrico Elettricità statica; la carica elettrica e la sua conservazione-La carica elettrica nell’atomo-Isolanti e conduttori-La carica indotta; l’elettroscopio-La legge di Coulomb-Il campo elettrico | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
24 | * | Linee di campo-Campi elettrici e conduttori | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
25 | * | Potenziale elettrico ed energia elettrica; Capacità Potenziale elettrico e differenza di potenziale-Relazione tra potenziale elettrico e campo elettrico-Linee equipotenziali-L’elettronvolt: un’unità di misura dell’energia | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
26 | * | Potenziale elettrico dovuto a cariche puntiformi-Dipolo elettrico-La capacità-Dielettrici-Immagazzinamento di carica elettrica | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
27 | * | Le correnti elettriche La batteria elettrica-La corrente elettrica-La legge di Ohm: resistenza in un circuito-Resistività-Potenza elettrica-Correnti alternate-Aspetti microscopici della corrente elettrica | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
28 | * | Circuiti in corrente continua Resistenze in serie e parallelo-Forza elettromotrice-Leggi di Kirchhoff-Forze elettromotrici in serie e parallelo; Carica di una batteria-Circuiti contenenti condensatori in serie e parallelo | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
29 | * | Circuiti contenenti una resistenza e un condensatore-Amperometri e voltmetri in corrente continua | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
30 | * | Magnetismo I magneti e i campi magnetici-Le correnti elettriche generano campi magnetici-Forza su una corrente elettrica in un campo magnetico; Definizione di B-Forza agente su una carica elettrica in moto in un campo magnetico | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
31 | * | Campo magnetico prodotto da un filo rettilineo-Forza tra due fili paralleli-Definizione dell’Ampere e del Coulomb-La legge di Ampere-Momento torcente su una spira percorsa da corrente; momento magnetico | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
32 | * | Applicazioni: galvanometri, motori-Lo spettrometro di massa-Ferromagnetismo: domini-Elettromagneti e solenoidi-Campi magnetici nei materiali magnetici; isteresi | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
33 | * | Induzione elettromagnetica e legge di Faraday; Circuiti AC Forza elettromotrice indotta-La legge di Faraday sull’induzione; Legge di Lenz-Forza elettromotrice indotta in un conduttore in moto | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
34 | * | La variazione di flusso magnetico produce un campo elettrico-Generatori elettrici-Correnti parassite-Trasformatori; trasporto di energia elettrica-Induttanza-Energia accumulata in un campo magnetico-Circuiti LR | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
35 | * | Circuiti in corrente alternata e impedenza-Circuiti RLC in corrente alternata-Risonanza nei circuiti in corrente alternata; oscillatori | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
36 | * | Onde elettromagnetiche Campi elettrici variabili producono campi magnetici: equazioni di Maxwell-La quarta equazione di Maxwell; corrente di spostamento | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
37 | * | Produzione di onde elettromagnetiche-Calcolo della velocità delle onde elettromagnetiche-La luce vista come una onda elettromagnetica e lo spettro elettromagnetico | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
38 | * | Misurazione della velocità della luce-L’energia trasportata dalle onde elettromagnetiche | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
39 | * | La luce: ottica geometrica Il modello a raggi per la radiazione luminosa-Riflessione; formazione delle immagini su uno specchio piano-Formazione delle immagini da parte di specchi sferici | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
40 | * | Indice di rifrazione-Rifrazione: legge di Snell-Riflessione interna totale-Lenti sottili; i diagrammi dei raggi-L’equazione delle lenti | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
41 | * | Natura ondulatoria della luce Onde piuttosto che particelle: principio di Huygens e diffrazione-Principio di Huygens e legge della rifrazione-Interferenza; Esperimento di Young della doppia fenditura | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
42 | * | Spettro visibile e dispersione-Diffrazione da singola fenditura-Reticolo di diffrazione-Lo spettrometro e la spettroscopia-Polarizzazione | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
43 | * | Strumenti ottici L’occhio umano-Lente di ingrandimento-Telescopio-Microscopio composto-Aberrazioni delle lenti e degli specchi-Limiti di risoluzione: criterio di Rayleigh-Risoluzione dei telescopi e dei microscopi-Raggi X e diffrazione dei raggi X | 1, 2, 3, 4,5, 6 |
L'esame si svolge in una prova scritta, consistente nella risoluzione di problemi e/o quiz a risposta multipla. La prova scritta si ritiene superata se, e solo se, si consegue una votazione di almeno 18/30. Alla prova scritta superata segue una prova orale, che si ritiene superata se, e solo se, si consegue una votazione di almeno 18/30. In relazione alla prova scritta è consentito l’uso di testi, appunti e calcolatrice.
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