Dipartimento di

Scienze della Terra e

Geoambientali

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SCHEDA INSEGNAMENTO

Corso di Laurea in Scienze Geologiche - TRIENNALE A.A. 2015/2016

Insegnamento Fisica SSD FIS/01

Modulo 1 e 2

Anno di corso I Semestre Codice Insegnamento

Docente Salvatore My

Telefono 0805443143 Email salvatore.my@ba.infn.it

Orari Ricevimento martedì 16:00-18:00 e tramite appuntamento

Luogo Ricevimento Dipartimento Interateneo di Fisica - Stanza R29

Lezioni frontali Esercitazioni Totale

Ore didattica assistita 56 48 104

Ore studio individuale 119 27 146

Crediti 7 3 10

Testi consigliati P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci : Elementi di fisica (Meccanica-Termodinamica) - EdiSES

P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci : Elementi di fisica (Elettromagnetismo) – EdiSES P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci : Elementi di fisica (Onde) – EdiSES

Altro materiale consigliato

Programma

INTRODUZIONE

Scopo della Fisica e metodo scientifico. Grandezze fisiche. Grandezze fondamentali e derivate. Lunghezza. Tempo. Sistemi di unità ed equazioni dimensionali.

Grandezze scalari e vettoriali. Campo scalare e campo vettoriale. Algebra vettoriale. Versori. Componenti di un vettore. Prodotto scalare e prodotto vettoriale di due vettori. Derivata di un vettore. Integrale di un vettore.

CINEMATICA DEL PUNTO MATERIALE:

Moto rettilineo. Velocità nel moto rettilineo. Accelerazione nel moto rettilineo. Moto verticale di un corpo. Moto armonico semplice. Moto nel piano. Posizione e velocità. Accelerazione nel moto piano. Moto circolare. Moto parabolico.

Moto nello spazio. Moto di un punto riferito a sistemi di riferimento in moto relativo.

DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE

Principio d'inerzia. Introduzione al concetto di Forza. Leggi di Newton. Quantità di moto. Impulso. Risultante delle forze. Equilibrio. Reazioni vincolari. Classificazione delle forze. Forza peso. Forza di attrito radente. Piano inclinato. Forze elastiche. Forze di attrito viscoso. Pendolo semplice. Tensione dei fili. Sistemi di riferimento inerziali. Forze centripete e centrifughe. Forze fittizie. Forze di Coriolis.

Obiettivi formativi Comprensione dei principali fenomeni della meccanica, della termodinamica e dell'elettromagnetismo mediante lo studio e l’analisi delle loro leggi

Pre-requisiti Conoscenza della matematica di base: equazioni di I e di II grado, sistemi di equazioni, proprietà geometriche di figure piane e di solidi regolari e trigonometria elementare

Propedeuticità obbligatorie nessuna

Metodi di valutazione Prova scritta Prova orale Prova laborat. Prove esonero parz.

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Programma

LAVORO ED ENERGIA PER IL PUNTO MATERIALE

Lavoro, potenza, energia cinetica. Lavoro della forza peso. Lavoro di una forza elastica. Lavoro di una forza di attrito radente. Forze conservative, energia potenziale. Conservazione dell'energia meccanica. Momento angolare.

Momento della forza.

MECCANICA DEI SISTEMI DI PUNTI

Sistemi di punti: Forze interne e forze esterne. Centro di massa di un sistema di punti. Teorema del moto del centro di massa. Conservazione della quantità di moto. Teorema del momento angolare.

Conservazione del momento angolare. Sistema di riferimento del centro di massa.Teoremi di König.

Il teorema dell'energia cinetica.

FENOMENI D'URTO

Urti tra due punti materiali. Urto completamente anelastico. Urto elastico. Urto anelastico. Urto normale centrale.

GRAVITAZIONE

Forze centrali. Legge della gravitazione universale. Massa inerziale e massa gravitazionale. Campo gravitazionale. Energia potenziale gravitazionale. Moto dei pianeti e dei satelliti.

MECCANICA DEI FLUIDI

Generalità sui fluidi. Pressione. Equazioni della statica dei fluidi in presenza della forza peso. Principio di Archimede. Attrito interno. Viscosità. Fluido ideale. Moto di un fluido. Regime stazionario. Equazione di continuità. Teorema di Bernouilli.

PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

Sistemi e stati termodinamici. Equilibrio termodinamico. Principio dell'equilibrio termico. Definizione di temperatura. Termometri. Sistemi adiabatici. Esperimenti di Joule. Calore. Primo principio della termodinamica. Energia interna. Trasformazioni termodinamiche. Lavoro e calore.

Calorimetria. Processi isotermi. Cambiamento di fase. Trasmissione del calore. Dilatazione termica di solidi e liquidi.

STATO GASSOSO

Leggi dei gas . Equazione di stato per i gas reali. Termometro a gas ideale a volume costante. Trasformazioni di un gas. Lavoro. Calore. Calori specifici. Energia interna di un gas ideale. Diagrammi pV. Trasformazioni isoterme, isobare, isocore e adiabatiche. Gas reali equazione di stato energia interna. Isoterme per i gas reali nel piano PV. Equazione di stato di Van der Waals. Teoria cinetica e modello dei gas perfetti. Pressione nella teoria cinetica. Equazione di stato dei gas perfetti ed interpretazione cinetica della temperatura. Calori specifici nei gas perfetti ed equipartizione dell'energia.

SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

Enunciati del secondo principio della termodinamica. Reversibilità ed irreversibilità. Macchine termiche. Ciclo di Carnot. Teorema di Carnot. Temperatura termodinamica assoluta. Teorema di Clausius. La funzione di stato entropia. Temperatura ed entropia come coppia di variabili di stato.

Il principio di aumento dell'entropia. Entropia del gas ideale.

FORZA ELETTROSTATICA E CAMPO ELETTROSTATICO.

Cariche elettriche. Isolanti e conduttori. Struttura elettrica della materia. La legge di Coulomb. Campo elettrostatico. Campo elettrostatico prodotto da una distribuzione continua di cariche. Linee di forze del campo elettrostatico. Moto di una carica in in un campo elettrostatico.

LAVORO ELETTRICO. POTENZIALE ELETTROSTATICO.

Lavoro della forza elettrica. Tensione, potenziale. Calcolo del potenziale elettrostatico. Energia potenziale elettrostatica. Il campo come gradiente del potenziale. Superficie equipotenziali. Il rotore del campo elettrostatico. Il dipolo elettrico.

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Programma

LA LEGGE DI GAUSS.

Flusso del campo elettrostatico. Legge di Gauss. Applicazioni della legge di Gauss. La divergenza del campo elettrostatico

CONDUTTORI. DIELETTRICI. ENERGIA ELETTROSTATICA.

Conduttori in equilibrio. Conduttore cavo. Schermo elettrostatico. Condensatori. Collegamento di condensatori. Energia del campo elettrostatico. Dielettrici. La costante dielettrica. Polarizzazione dei dielettrici. Equazioni generali dell'elettrostatica in presenza di dielettrici.

CORRENTE ELETTRICA.

Conduzione elettrica. Corrente elettrica. Corrente elettrica stazionaria. Legge di Ohm della conduzione elettrica. Resistori in serie e parallelo. Forza elettromotrice. Legge di Ohm generalizzata. Carica e scarica di un condensatore attraverso un resistore. Leggi di Kirchhoff per le reti elettriche.

CAMPO MAGNETICO. FORZA MAGNETICA.

Interazione magnetica. Campo magnetico. Elettricità e magnetismo. Forza magnetica su una carica in moto. Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente. Momenti meccanici su circuiti piani. Moto di una particella carica in un campo magnetico uniforme. Moto di una particella carica in un campo magnetico.

SORGENTI DEL CAMPO MAGNETICO.

Campo magnetico prodotto da una corrente. Filo rettilineo indefinito. Legge di Biot-Savart. Azioni elettrodinamiche su fili percorsi da correnti. Legge di Ampère. Applicazione della legge di Ampère al filo indefinito e al solenoide rettilineo indefinito. Proprietà magnetiche della materia. Permeabilità e suscettività magnetica. Meccanismi di magnetizzazione. La legge di Gauss per il campo magnetico. Equazioni generali della magnetostatica in presenza di mezzi magnetizzanti.

CAMPI ELETTRICI E MAGNETICI VARIABILI NEL TEMPO.

Legge di Faraday dell'indizione elettromagnetica. Origine del campo elettrico indotto e della f.e.m. Indotta. Applicazioni della legge di Faraday. Autoinduzione. Energia magnetica. Induzione mutua.

Legge di Ampere-Maxwell. Le equazioni di Maxwell in forma integrale e locale.

ONDE ELETTRMAGNETICHE.

Introduzione alle onde elettromagnetiche. Onde piane. Energia di un onda eletrromagnetica piana. Vettore di Poynting. Pressione di radiazione.Polarizzazione dell'onda elettromagnetica piana. Spettro delle onde elettromagnetiche.

RIFLESSIONE E RIFRAZIONE DELLA LUCE.

La luce. L'indice di rifrazione. Principio di Huygens-Fresnel. Leggi della riflessione e della rifrazione. Intensità delle onde rifratte. Polarizzazione della luce per assorbimento selettivo e per diffusione. Rifrazione anomala.

OTTICA GEOMETRICA.

Leggi della riflessione e della trasmissione. Definizioni e convenzioni. Specchi. Diottri. Lenti sottili.

INTERFERENZA E DIFFRAZIONE

Fenomeni di interferenza.Sorgenti coerenti. L'esperimento di Young.Onde elettromagnetiche stazionarie.Fenomeni di diffrazione di Fraunhofer e di Fresnel. Diffrazione di Fraunhofer ad una fenditura rettilinea. Limite di risoluzione delle lenti. Reticolo di diffrazione. Potere risolutivo di un reticolo.