FISICA
Docenti
Prof. Fabrizio Bianchi, tel 011 670 7331, e-mail [email protected]
Prof. Massimo Masera, tel 011 670 7373, e-mail [email protected]
Obiettivi del corso
Lo scopo principale del corso consiste nel mettere gli studenti nella condizione di
comprendere i principi fondamentali della Fisica e di acquisire un atteggiamento critico e
un metodo che consenta loro un raccordo culturalmente efficace con le altre discipline. Per
questa ragione verranno approfonditi alcuni argomenti, quali quelli legati a fenomeni di
trasporto, alla teoria cinetica dei gas, all’analisi dimensionale in fluidodinamica.
Programma del corso
Grandezze fisiche. Unità di misura. Analisi dimensionale. Cifre significative. Vettori e
scalari. Sistemi di coordinate.
Moto in una dimensione. Velocità media. Velocità istantanea. Accelerazione. Moto con
accelerazione costante. Corpi in caduta Libera.
Moto in due dimensioni con accelerazione costante.
Moto circolare uniforme. Accelerazione tangenziale e radiale.
Il concetto di forza. Prima legge di Newton. Massa inerziale. Seconda legge di Newton. Forza
gravitazionale e peso. Terza legge di Newton. Applicazioni delle leggi di Newton. Forze di
attrito. Forze ritardanti, proporzionali alla velocità. Seconda legge di Newton applicata al
moto circolare non uniforme. Moto in sistemi accelerati.
Lavoro ed energia. Energia cinetica. Teorema dell’energia cinetica. Potenza. Energia
potenziale. Forze conservative e non conservative. Conservazione dell’energia meccanica.
Lavoro svolto da forze non conservative. Conservazione dell’energia in generale. Energia
potenziale gravitazionale.
Quantità di moto e conservazione della quantità di moto. Impulso. Urti elastici e anelastici.
Centro di massa. Moto di un sistema di punti materiali.
Velocità e accelerazione angolare. Cinematica rotazionale. Energia cinetica rotazionale.
Momento di inerzia. Momento di una forza. Equilibrio di un corpo rigido. Momento
angolare e conservazione del momento angolare. Rotazione di corpi rigidi. Dinamica
rotazionale. Lavoro e energia nel moto rotatorio.
La legge di gravitazione universale. Le leggi di Keplero. Energia meccanica per un orbita
circolare. Energia potenziale gravitazionale.
Moto oscillatorio. Moto armonico semplice. Pendolo semplice.
Fenomeni di elasticità: legge di Hooke. Sforzi normali e di taglio. Deformazioni per
compressione, scorrimento e torsione. Pendolo di torsione. Legge di Poisson. Materiali non
hookiani, rottura dei materiali. Compressione uniforme.
Moto ondulatorio. Caratteristiche delle onde. Tipi di onde. Propagazione di onde
unidimesionali e trasversali. Propagazione di un’onda in una corda. Onde longitudinali. Le
onde sonore. Onde armoniche. Fenomeni di interferenza.
Teoria cinetica dei gas: Relazione tra temperatura ed energia cinetica media delle molecole.
Equipartizione dell’energia. Calori molari. Libero cammino medio. Distribuzione
maxwelliana delle velocità.
Meccanica dei fluidi. Pressione. Legge di Stevino. Legge di Pascal. Misure di pressione.
Principio di Archimede. Dinamica dei fluidi. Equazione di continuità. Teorema di Bernoulli.
Viscosità: legge di Newton. Deduzione della legge di Newton per i gas e per i liquidi. Moto
fluido viscoso laminare. La legge di Hagen Poiseuille. Fluidi non newtoniani: cenni. Moto in
un fluido: la legge di Stokes. Analisi dimensionale: teorema di Buckingham. Moto fluido
turbolento: numero di Reynolds.
Tensione superficiale. Capillarità e legge di Jurin.
Trasporto del calore: conduzione, convezione, irraggiamento. Legge di Fourier.
Trasmissione del calore attraverso una parete (semplice e composita). Equazione
differenziale di Fourier. Equazione di Fourier nel caso generale. Resistenza termica.
Dissipazione del calore in un filo percorso da corrente elettrica. Fenomeni di diffusione:
legge di Fick. Deduzione della legge di Fourier nei gas.
Cariche elettriche. La legge di Coulomb. Campo elettrico. Dipolo elettrico. Teorema di
Gauss. Conduttori in equilibrio elettrostatico. Potenziale elettrico. Capacità. Condensatori in
serie ed in parallelo. Conduzione elettrica. Legge di Ohm: analogie con la legge di Fourier.
Semiconduttori e superconduttori. Resistenze in serie e in parallelo. Circuiti in corrente
continua. Circuiti RC.
Campo magnetico. Forza di Lorentz. Forza magnetica su un conduttore percorso da
corrente. Momento agente su una spira in campo magnetico uniforme. Legge di BiotSavart. Forza magnetica fra due conduttori paralleli. Teorema di Ampere. Campo magnetico
di un solenoide. Paramamgnetismo, diamagnetismo, ferromagnetismo. Corrente alternata.
Fenomeni di mutua induzione ed autoinduzione. Circuiti RL. Corrente di spostamento.
Equazioni di Maxwell. Onde elettromagnetiche. Produzione di onde e.m. Energia
trasportata dalle onde elettromagnetiche.
Spettro delle onde elettromagnetiche. Polarizzazione. Riflessione e rifrazione della luce.
Interferenza e diffrazione in ottica. Reticolo di diffrazione.
Materiale didattico
Testi di riferimento:
R. Serway, J. Jewett FISICA per Scienze ed Ingegneria Quarta edizione Volumi I e II, EdiSeS.
Eventuali integrazioni sono disponibili sul sito web del corso.
Modalità di verifica
L’esame consiste di una prova scritta seguita da una prova orale.
