TECNOLOGIE E DIAGNOSTICA PER LA CONSERVAZIONE E IL RESTAURO
PERCORSO FORMATIVO DISCIPLINARE DI FISICA
A.A. 2015/2016
Docente: GASPARRINI FABIO
Testo di riferimento: D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Fondamenti di Fisica (Meccanica, Termologia, Elettrologia,. Magnetismo, Ottica)
IL METODO SCIENTIFICO E LE GRANDEZZE FISICHE
Le cifre significative e la notazione scientifica
L’ ordine di grandezza
Definizione di grandezza fisica
Le definizioni intuitive ed operative delle grandezze fisiche del Sistema Internazionale
Multipli e sottomultipli ed equivalenze per grandezze fondamentali e derivate
GLI ERRORI
Definizione di misura
Rappresentazione di misura, con il suo errore (incertezza)
Errore assoluto ed errore relativo
Confronto tra misure: confronto di precisione e compatibilità
Caratteristiche degli strumenti di misura: sensibilità, portata, prontezza, affidabilità e classe
Errori sistematici, errori casuali ed errori di sensibilità
Analisi statistica degli errori: distribuzione di Gauss, media, semi dispersione e deviazione standard
I VETTORI IN COORDINATE POLARI
Grandezze scalari e vettoriali
Modulo, direzione e verso di un vettore
Rappresentazione dei vettori, in coordinate polari
Somma e sottrazione tra vettori espressi in coordinate polari: regola del parallelogramma
Il metodo punta-coda
Prodotto di un vettore per uno scalare
Prodotto tra vettori: prodotto scalare (calcolo in coordinate polari)
Prodotto tra vettori: prodotto vettoriale (calcolo in coordinate polari)
I VETTORI IN COORDINATE CARTESIANE
Definizione di scomposizione
Rappresentazione cartesiana dei vettori: le componenti cartesiane
La scomposizione di un vettore e i versori della terna cartesiana
Scomposizione di un vettore
Calcolo di modulo, direzione e verso di un vettore dalle sue componenti cartesiane
Somma e sottrazione tra vettori espressi in coordinate cartesiane
Prodotto di un vettore (espresso in coordinate cartesiane) per uno scalare
Prodotto scalare: calcolo in coordinate cartesiane
Prodotto vettoriale: calcolo in coordinate polari.
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ELEMENTI DI CINEMATICA
Generalità sul moto e le coordinate spazio-tempo
La traiettoria e lo spazio percorso come sua lunghezza
Il vettore posizione e il vettore spostamento
Il vettore velocità media ed istantanea con relativa unità di misura
Calcolo della velocità media di un percorso vario (media pesata)
Il vettore accelerazione media ed istantanea con relativa unità di misura
MODULO: MOTI RETTILINEI
Il moto rettilineo uniforme
Il vettore velocità media ed istantanea e relativa unità di misura
L’equazione oraria del moto rettilineo uniforme
Il moto uniformemente accelerato
Il vettore accelerazione media ed istantanea e relativa unità di misura
L’equazione oraria del moto uniformemente accelerato
Corpi in caduta libera
MODULO: MOTI CURVILINEI E MOTO ARMONICO
Moto circolare uniforme: definizione e caratteristiche
Il radiante e le sue caratteristiche
Il periodo, frequenza, velocità angolare, velocità tangenziale e l’accelerazione centripeta
Relazioni vettoriali tra le grandezze caratteristiche del moto circolare uniforme
L’equazione oraria del moto circolare uniforme
Il moto vario studiato utilizzando velocità ed accelerazione istantanee
Il moto armonico: proprietà generali e sua equazione oraria
Il moto parabolico di un proiettile: definizione ed equazione della traiettoria
MODULO: DINAMICA E STATICA
Il primo principio della dinamica
Il secondo principio della dinamica e la massa inerziale
Il terzo principio della dinamica
Definizione di punto materiale
Le quattro forze fondamentali
Forza peso e forza elastica
Forze vincolari (corpi bloccati, appoggiati e appesi)
La forza di attrito radente (cenni di attrito volvente)
Calcolo della risultante di forze
Equilibrio di un punto materiale
Il piano inclinato
Definizione di corpo rigido
Il momento di una forza ed suo significato fisico
Momento di una forza e di un sistema di forze;
Condizioni di equilibrio di un sistema rigido
Studio della rotazione di un corpo mediante il momento delle forze applicate
La coppia di forze
Equilibrio stabile ed instabile
Le leve: struttura, caratteristiche, classificazione ed esempi
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MODULO: LAVORO ED ENERGIA
Concetto e definizione di lavoro
Definizione di energia e Principio di conservazione dell’energia
Energia cinetica ( di traslazione e rotazione)
Energia potenziale (gravitazionale ed elastica)
Principio di conservazione dell'energia meccanica in sistemi isolati e senza attrito
Individuazione di forze motrici e di attrito dal calcolo della variazione dell'energia meccanica di un corpo
MODULO: QUANTITA’ DI MOTO E MOMENTO ANGOLARE
La Quantità di moto
La prima equazione cardinale della dinamica ed il teorema dell’impulso
Problemi relativi alla conservazione della quantità di moto e al teorema dell’impulso
Gli urti in una dimensione
Urti elastici ed anelastici
Seconda equazione cardinale della dinamica per le rotazioni
Seconda equazione cardinale della dinamica e conservazione del momento angolare
Il Momento angolare ed il momento di inerzia
I problemi della ballerina e del tuffatore
MODULO: FLUIDI E STATICA DEI FLUIDI
La pressione nei liquidi
Il principio di Pascal e la sua applicazione nel torchio idraulico
Condizione di equilibrio di un fluido
Il Principio di Stevino
Vasi comunicanti, esempio del tubo ad U
La spinta di Archimede
Condizione generale di galleggiamento
MODULO: DINAMICA DEI FLUIDI IDEALI E REALI
I fluidi ideali
Differenza di pressione quale condizione necessaria per il moto di un fluido
La portata di un fluido in una conduttura senza pozzi o sorgenti
L’equazione di Bernoulli e , calcolo di velocità e pressioni in una conduttura
Portanza di un ala (cenni)
I fluidi reali e viscosità (cenni)
Attrito di un corpo in moto in un fluido (cenni)
MODULO: CALORE E TEMPERATURA DAL PUNTO DI VISTA MACROSCOPICO
Stato termico di un corpo ed equilibrio termico
Definizione operativa della temperatura
Taratura di un termometro a liquido
Scale termometriche (Centigrada, Kelvin e Fahrenheit) e relative operazione di conversione
Principio zero della termodinamica e sua importanza
Dilatazione termica lineare e dilatazione volumica (per solidi e liquidi)
Il Calore.
Unità di misura del calore e calore specifico, fattore di conversione tra caloria e Joule
Propagazione del calore: conduzione, convezione, irraggiamento termico
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MODULO: L’EQUAZIONE DEI GAS PERFETTI E LE CORREZIONI PER I GAS REALI
Considerazioni sullo studio dei sistemi gassosi, la pressione il volume, la densità e la mole
Sistemi, stati e variabili termodinamiche
Legge di Boyle
Le due leggi di Gay-Lussac
Temperatura assoluta e scala Kelvin
Il modello del gas ideale o gas perfetto e la sua equazione caratteristica
I gas reali e l’equazione Van der Waals (cenni)
MODULO: PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA E TRASFORMAZIONI
Lavoro termodinamico
Enunciato del primo principio della termodinamica
Il principio di equipartizione dell’energia
L’energia interna e le funzioni di stato
Trasformazione a volume costante di un gas (isocora), calcolo di lavoro, calore ed energia interna
Trasformazione a pressione costante di un gas (isobara), calcolo di lavoro, calore ed energia interna
Relazione d Mayer
Trasformazione a temperatura costante di un gas (isoterma), calcolo di lavoro, calore ed energia interna
Trasformazione senza scambio di calore (adiabatica), calcolo di lavoro, calore ed energia interna
MODULO: MACCHINE TERMICHE E SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
I cicli termodinamici
Definizione di rendimento di una macchina termica
Insufficienza del primo principio della termodinamica
Il rendimento del ciclo di Carnot
Il secondo principio della termodinamica: gli enunciati di Kelvin e di Clausius
Equivalenza dei principi di Kelvin e di Clausius
Cenni sull’Entropia e sua relazione con l’utilizzabilità dell’Energia dell’Universo
MODULO: LE ONDE MECCANICHE
Il concetto generale di onda
Le onde armoniche e le caratteristiche fondamentali (periodo, frequenza, lunghezza d’onda, ampiezza e fase)
La descrizione fisico-matematica di un onda armonica (equazione di un onda)
Onde trasversali onde longitudinali
Velocità delle onde ed energia di un onda meccanica
Il principio di Huygens
Il principio di sovrapposizione e l’interferenza
Riflessione, rifrazione ed assorbimento di un onda
Diffrazione delle onde attraverso fenditure e ostacoli
Le onde sonore: limiti di udibilità, il decibel, effetto doppler, rimbombo ed eco
MODULO: LE ONDE ELETTROMAGNETICHE
La luce e la propagazione rettilinea della luce, la velocità della luce, energia
Riflessione della luce ,
Rifrazione della luce, Riflessione totale ed alcune conseguenze
Rifrazione e dispersione della luce, il prisma ottico e l’arcobaleno (cenni)
La moderna teoria sulla luce
Caratteristiche delle onde elettromagnetiche e loro classificazione
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MODULO: OTTICA GEOMETRICA
Visione diretta e visione di immagini virtuali
Immagini da uno specchio piano
Definizione di lente sottile e sue proprietà
Formula dei punti coniugati per una lente sottile
Costruzione geometrica di un immagine prodotta da una lente
Ingrandimento di una lente
Il microscopio composto
MODULO: LA CARICA ELETTRICA E LA LEGGE DI COULOMB
I corpi elettrizzati e le loro interazioni
Conduttori ed isolanti.
La polarizzazione dei dielettrici è l’induzione elettrostatica
La legge di Coulomb (nel vuoto e in un dielettrico)
MODULO : IL CAMPO ELETTRICO E LA CORRENTE CONTINUA
Concetto di campo elettrico
Il campo elettrico di una carica puntiforme
Campo elettrico generato da una lastra e in un condensatore piano
Conservatività del campo elettrico
Il potenziale elettrico e l’energia potenziale elettrica
Corrente elettrica e le leggi di Ohm
Energia e potenza elettrica, l’effetto Joule
Cenni sulla conduzione elettrica nei liquidi e nei gas
MODULO: CAMPO MAGNETICO E GENERATI DA MAGNETI E DACORRENTI
Campi magnetici dei magneti permanenti
Campi magnetici delle correnti: filo rettilineo, spira circolare e solenoide retto
La circuitazione del campo di induzione magnetica
Il moto di una carica in un campo elettrico uniforme
La forza di Lorentz
Il moto di una carica in un campo magnetico uniforme
Lo spettrometro di massa
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