FISICA 1
Docente
Anno
Corso di studi
Tipologia
Crediti
SSD
Anno Accademico
Periodo didattico
Propedeuticità
Frequenza
Descrizione dei metodi di
accertamento
Sede
Orario di ricevimento
Organizzazione della
didattica
Dott. Fabio Marzaioli
1°anno
Corso di Laurea triennale in SCIENZE AMBIENTALI (CLASSE L-32)
Fondamentale
10
FIS/07
2014/2015
Secondo semestre
Nessuna
Facoltativa
Prova scritta, Relazioni di Laboratorio, Prova Orale
Risultati di apprendimento
previsti
Un'adeguata padronanza del metodo scientifico volto a descrivere i fenomeni tramite mi sure,analizzando dati sperimentali e
confrontandoli con quanto previsto da leggi naturali; la capacità di eseguire misure, anche utilizzando apparecchiature
elettroniche; la capacità di utilizzo di modelli che semplificano i fenomeni fisici cogliendone gli elementi fondamentali.
Polo Scientifico,ViaVivaldi43 – Caserta
Per appuntamento tramite posta elettronica ([email protected])
Lezioni frontali, Esperienze in Laboratorio
Testi consigliati e bibliografia P. Mazzoldi, M. Nigro e C. Voci: Elementi di Fisica Meccanica e Termodinamica EdiSES, Napoli
M. Severi Introduzione alla Esperimentazione Fisica, Zanichelli Editore
Programma
1) Introduzione alle tecniche di raccolta ed elaborazione dei dati
Grandezze fisiche e loro definizione operativa. Dimensioni fisiche. Grandezze fondamentali e grandezze derivate. Equazioni
dimensionali. Unità di misura. Il Sistema Internazionale. Cambiamenti di unità di misura. Strumenti di misura. Portata,
prontezza e sensibilità di uno strumento. Errori di sensibilità. Errori sistematici. Cifre significative. Misure dirette e indirette.
Propagazione degli errori massimi. Errori assoluti e relativi. Rappresentazione dei dati. Ordini di grandezza. Notazione
scientifica. Tabelle e grafici. Grafici con scale lineari e logaritmiche. Derivazione ed integrazione per via grafica.
2) Concetti e definizioni
Meccanica. Cinematica, statica e dinamica. Grandezze fisiche fondamentali in Meccanica. Lunghezza. Tempo. Massa. Il
concetto di punto materiale. Sistemi di punti materiali. Sistemi continui. Corpi rigidi. Sistemi di riferimento.
3) Richiami “applicativi” di Matematica
Vettore posizione. Componenti di un vettore. Versori. Prodotto scalare e prodotto vettoriale. Derivate. Il calcolo integrale.
Integrali di linea. Equazioni differenziali. Condizioni iniziali.
4) Cinematica di un punto materiale sulla retta, sul piano e nello spazio
Vettori posizione e spostamento– Moto in una dimensione: velocità, accelerazione, moto con accelerazione costante, caduta
libera – Moto in due dimensioni: velocità e accelerazione, moto dei proiettili, moto circolare uniforme, moti relativi.
5) Dinamica del punto materiale
Forza e massa – Le tre leggi di Newton – Forza peso – Forze di contatto: la forza normale e la forza di attrito – Dinamica del
moto circolare uniforme – Moto in sistemi di riferimento non inerziali: circolazioni atmosferiche e venti – La legge di
gravitazione universale – la costante di gravitazione G – Massa gravitazionale e massa inerziale – La variazione di g sulla
superficie della terra – Il campo gravitazionale – Le leggi di Keplero e la legge di gravitazione – Lavoro compiuto da una forza
costante – Lavoro compiuto da una forza variabile – Il teorema lavoro-energia e l’energia cinetica – La potenza – Sistemi
conservativi unidimensionali – Analisi grafica dei sistemi conservativi – Forze conservative ed energia potenziale in tre
dimensioni – La conservazione dell’energia meccanica – Forze non conservative e lavoro interno – La legge di conservazione
dell’energia – Il moto dei satelliti e la velocità di fuga.
6) Dinamica dei sistemi materiali discreti e continui
Sistemi di punti materiali - Centro di massa – Moto del centro di massa – La quantità di moto – La conservazione della
quantità di moto – L’impulso – Urti – Il moto dei razzi – Equilibrio statico di un corpo rigido – Momento di una forza rispetto a
un asse – Condizioni per l’equilibrio statico – Il centro di gravità – Il prodotto vettoriale e il momento di una forza –
Traslazione e rotazione di un corpo rigido – Coordinata, velocità e accelerazione angolari – Energia cinetica di rotazione: il
momento di inerzia – Rotolamento di un corpo rigido – Momento angolare di un punto materiale e di un sistema di punti
materiali – Dinamica della rotazione di un corpo rigido intorno a un asse fisso – Lavoro e potenza per un corpo rigido in
rotazione – La conservazione del momento angolare - Cinematica e dinamica del moto armonico – L’energia dell’oscillatore
armonico – Esempi di moto armonico – Moto armonico e moto circolare uniforme – Moto armonico smorzato - Oscillazioni
forzate e risonanza.
7) Meccanica dei fluidi
Densità – Pressione in un fluido statico – Il principio di Archimede – L’equazione di Bernoulli – La viscosità.
8) Termologia e Termodinamica
Descrizione microscopica e macroscopica – L’equilibrio termico e il principio zero della termodinamica – I termometri e la scala
della temperatura del gas perfetto – Altre scale termometriche – La dilatazione termica – La trasmissione del calore –
Equazione di stato – Calore specifico e calore latente – Lavoro e trasformazioni termodinamiche – Il primo principio della
termodinamica – Alcune applicazioni del primo principio – Modello molecolare di un gas perfetto – Interpretazione
microscopica della temperatura – Equipartizione dell’energia – Capacità termica dei gas perfetti e dei solidi elementari –
Trasformazione adiabatica di un gas perfetto – La distribuzione delle velocità molecolari – Le macchine termiche e il secondo
principio – Reversibilità e ciclo di Carnot – La temperatura termodinamica. L’entropia – L’entropia e il secondo principio - Il
pianeta Terra come sistema termodinamico.
9) Elementi di teoria della probabilità, statistica e analisi dati
Probabilità: definizione classica, frequenzistica ed assiomatica - Probabilità totale, composta e condizionata - Eventi
incompatibili ed eventi indipendenti - Variabili casuali discrete e continue. Popolazione parente e campione - Distribuzione di
probabilità - Distribuzione cumulativa - Parametri di una distribuzione - Valor medio, varianza e deviazione standard Distribuzione uniforme, binomiale e di Poisson - Distribuzione di Gauss: interpretazione dei suoi parametri, distribuzione
cumulativa e intervalli di confidenza - Enunciato del teorema del limite centrale - Cenni sulla distribuzione di probabilità
congiunta - Valor medio e varianza per una funzione di una o più variabili casuali – Covarianza - Definizione della funzione
chi-quadro - Test chi-quadro. Il risultato di una misura come variabile casuale - Frequenza, istogramma delle frequenze Stima dei parametri di una distribuzione - Media sperimentale e scarto quadratico medio - Distribuzione della media: valor
medio e varianza - Errore standard - Media pesata e suo errore - Principio di massima verosimiglianza - Il metodo dei minimi
quadrati - Applicazioni al caso di fit lineare - Espressioni dei coefficienti della retta - Matrice degli errori.
Strumentazione ed esercitazioni in laboratorio:
1a esercitazione: familiarizzazione con l’uso di alcuni strumenti di misura. Rappresentazioni di dati e funzioni in tabelle e
grafici
2a esercitazione: operazioni sui vettori
3a esercitazione: misura della costante elastica di una molla
4a esercitazione: misura della densità di un solido
5a esercitazione: misura dell’equivalente in acqua di un calorimetro e di calori specifici
6a esercitazione: misura dell'equivalente meccanico della caloria
Breve curriculum docente
Curriculum Dott. Fabio Marzaioli
Fabio Marzaioli si è laureato in Scienze Ambientali con il massimo dei voti discutendo una tesi dal titolo: "Accelerator Mass
Spectrometry (AMS) per lo studio del ciclo di carbonio" nel 2003 presso la Facoltà di Scienze Ambientali della Seconda
Università degli Studi di Napoli (SUN) di Caserta (Italia). Nel gennaio 2007 ha conseguito il titolo di Doctor of Philosophy in
metodologie fisiche innovative per la ricerca ecologica, un corso di dottorato Interlink presso il Dipartimento di Scienze
Ambientali (DSA) della SUN. Ha difeso una tesi di dottorato nel Settore Scientifico Disciplinare FIS/07 intitolata: "Assessing
Soil Organic Matter Dynamics by means of 14C bombspike: a feasible tool to predict terrestrial ecosystem response to climate
global change" sotto la supervisione del prof. F. Terrasi e della prof. M.F.Cotrufo. Da giugno 2007 a giugno 2010 ha lavorato
presso il DSA/CIRCE (Centre for Isotopic Research on Cultural and Environmental heritage) come assegnista d'eccellenza con
un contratto di 36 mesi dal titolo: "Studio dei tempi medi di permanenza del C nel suolo attraverso la metodologia del 14C
bombspike". Nel dicembre 2010 è entrato a far parte dello staff accademico come Ricercatore in Fisica Applicata (SSD FIS/07)
presso la Facoltà di Scienze MM.FF.NN. Attualmente svolge le sue attività di ricerca e didattiche presso il Dipartimento di
Matematica e Fisica. Nel corso della sua attività di ricerca ha concentrato i suoi interessi scientifici sull'applicazione/sviluppo di
metodologie basate sul radiocarbonio e sugli isotopi stabili in generale con particolare attenzione allo studio dei processi
dinamici che caratterizzano le trasformazioni del carbonio organico nel suolo. È stato membro del Comitato scientifico della
conferenza Radiocarbon 2012 e Convener per la sessione di modellizzazione. È stato membro del comitato organizzatore del
3rd International Workshop on Mortar Radiocarbon Dating. È autore e/o co-autore di 28 lavori indicizzati a livello
internazionale con referee e 8 presentazioni (2 su invito, una come coautore) che lo portano ad un h index di 8 con un totale
di 216 citazioni.
