1001423 - FISICA A - Z

Il corso ha l’obiettivo di fornire allo studente le adeguate conoscenze e capacità di comprensione per: acquisire le leggi fondamentali della fisica classica; essere in grado di esprimere nel SI relazioni tra grandezze fisiche; saper individuare le applicazioni delle leggi della fisica in contesti reali; acquisire le conoscenze di fisica propedeutiche a successivi corsi previsti per il corso di laurea.

Lezioni frontali con esercitazioni in aula

Conoscenze matematiche necessarie: equazioni di I e II grado, goniometria e trigonometria, concetto di derivata ed integrale.

Facoltativa ma fortemente consigliata in quanto la partecipazione attiva alle lezioni frontali ed esercitazioni consente il raggiungimento degli obiettivi in tempi più brevi.

Contenuti del corso

Generalità

Grandezze fisiche - Unità di Misura e S.I. – Fattori di conversione - Cifre significative – Analisi dimensionale.

I vettori

Vettori e loro proprietà (uguaglianza tra vettori, negativo di un vettore) – Somma di vettori: regola del triangolo (punta-coda) e del parallelogramma – Operazioni con i vettori (sottrazione, prodotto di un vettore per uno scalare, prodotto scalare e prodotto vettoriale tra due vettori) – Componenti cartesiane dei vettori e vettori unitari – Somma di vettori: metodo delle componenti cartesiane.

Cinematica unidimensionale

Moto in una dimensione: spostamento, velocità media ed istantanea, accelerazione media ed istantanea – Moto unidimensionale con accelerazione costante (moto uniformemente accelerato) – Oggetti in caduta libera.

Cinematica bidimensionale

Moto in due dimensioni: vettori spostamento, velocità media ed istantanea, accelerazione media ed istantanea – Moto dei proiettili – Moto circolare uniforme.

Dinamica

Prima legge di Newton – I sistemi di riferimento inerziali – La forza – La massa – Seconda legge di Newton – Alcune forze particolari: forza gravitazionale; forza peso; forza normale, tensione di una fune – Terza legge di Newton – Applicazioni delle leggi della meccanica newtoniana – Forze di attrito statico e dinamico e loro proprietà – Definizione di densità (o massa volumica) - Resistenza del mezzo e velocità limite – Forza centripeta.

Lavoro e Energia

Il Lavoro – Lavoro compiuto da una forza variabile – Lavoro compiuto dalla forza gravitazionale – Lavoro compiuto dalla forza elastica – Energia cinetica – Teorema dell’energia cinetica – Potenza – Energia potenziale – Energia potenziale gravitazionale ed energia potenziale elastica – Forze conservative e non conservative – Energia Meccanica e conservazione dell’energia meccanica – Il pendolo.

Sistemi di punti materiali

Il centro di massa – Moto di un sistema di particelle – Quantità di moto e sua conservazione – Conservazione della quantità di moto per un sistema di due particelle

Cinematica rotazionale

Spostamento, velocità ed accelerazione angolari – Relazione tra grandezze lineari ed angolari – Energia rotazionale – Momento d’inerzia – Momento di una forza – Seconda legge di Newton per il moto rotatorio – Lavoro, energia e potenza nel moto rotazionale.

Momento angolare

Definizione di momento angolare – Momento angolare di un oggetto rotante – Conservazione del momento angolare

La gravità (cenni)

La legge di gravitazione universale – Accelerazione di gravità e forza gravitazionale – Campo gravitazionale

Meccanica dei fluidi

Pressione – Legge di Stevino – Principio di Pascal e le leve idrauliche – Misura della pressione: manometro a mercurio e manometro a tubo aperto – Forze di galleggiamento e principio di Archimede – Casi particolari: oggetto totalmente immerso ed oggetto parzialmente immerso – Fluidi ideali – Linee di flusso – Equazione di continuità – Equazione di Bernoulli – Applicazioni dell’equazione di Bernoulli (Tubo di Venturi, tubo di Pitot)

Onde (cenni)

Moto armonico semplice - Variabili di base del moto ondulatorio – Onde trasversali e longitudinali – Propagazione di onde monodimensionali – Sovrapposizione e interferenza – Riflessione e trasmissione – Onde sinusoidali– Onde stazionarie – Risonanza

Termodinamica

Temperatura e principio zero della termodinamica – Termometri e scale termometriche – Dilatazione termica di solidi e liquidi – Legge dei gas ideali – Calore ed energia interna – Capacità termica e calore specifico – Calorimetria – Calore latente – Lavoro e calore nei processi termodinamici – Prima legge della termodinamica – Trasformazioni termodinamiche: trasformazione adiabatica, isocora, isobara e isoterma – Espansione isoterma di una gas ideale – Trasmissione del calore: conduzione, convezione ed irraggiamento

Macchine termiche e II legge della termodinamica – Refrigeratori e pompe di calore – Processi reversibili ed irreversibili – Ciclo di Carnot – Entropia (cenni) – Variazione di entropia per i processi irreversibili (cenni)

Elettricità

Proprietà delle cariche elettriche – Conduttori ed isolanti – La legge di Coulomb – Il campo elettrico – Campo elettrico di una carica puntiforme - Le linee del campo elettrico – Moto di una particella carica in un campo elettrico uniforme –  Flusso di campo elettrico – La legge di Gauss – Conduttori in equilibrio elettrostatico – Differenza di potenziale elettrico e potenziale elettrico – Differenza di potenziale elettrico in un campo uniforme – Potenziale elettrico ed energia potenziale elettrica dovuti a cariche puntiformi – Capacità  e condensatori – Energia immagazzinata in un condensatore – La corrente elettrica – Resistenza e legge d Ohm – Dipendenza della resistenza dalla temperatura – Energia elettrica e potenza – Forza elettromotrice.

Magnetismo

Il campo magnetico – Forza di Lorentz – Forza magnetica su un conduttore (filo) carico – Moto di una particella carica in un campo magnetico uniforme – Legge di Biot-Savart – Campo magnetico in un solenoide – Flusso di campo magnetico – Induzione magnetica (Legge di Faraday)

Onde elettromagnetiche e ottica (cenni)

Onde elettromagnetiche – Spettro elettromagnetico – Ottica geometrica: propagazione della luce, riflessione e rifrazione (legge di Snell)

1. David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, “Fondamenti di Fisica: Meccanica, Termologia, Elettrologia, Magnetismo e Ottica”, 7° Edizione (2015), Casa Editrice Ambrosiana

2. Ugo Amaldi, "L'Amaldi per i licei scientifici", Vol. 1, 2 e 3, Zanichelli Editore

Gli studenti sono liberi di utilizzare qualunque altro testo possa essere più conveniente per loro

Ulteriore mareriale didattico verrà fornito su Teams e su Studium