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Maurizio Dabbicco
n Dipartimento Interateneo di Fisica
n [email protected]
n 080 544 2242
n Ricevimento
n lunedì 11:00 – 13:00
n stanza 226
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Testi consigliati
n Qualunque testo universitario di fisica II :
n Fisica 2 (Halliday Resnick Krane, V ed)
n Le lezioni sono un COMPLEMENTO del testo
n Non ci saranno derivazioni dettagliate
n Ci saranno esercizi, anche da fare casa
n Ci sarà molta enfasi sui concetti
n Ci saranno piccole dimostrazioni in aula
n Ci saranno esempi presi dal mondo reale
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Ringraziamenti (parziali)
n Francesco Loparco
n
n
n
n
n
per il frame delle slides utilizzate
Christofh Schiller
per il suo progetto “The Motion Mountain”
“the Google guys” e “Jimbo” e tutti coloro che
contribuiscono ad arricchire i contenuti del web
per l’invenzione di Google e Wikipedia
Richard P. Feynman e Walter Lewin
per l’entusiamo e l’originalità delle loro lezioni
University of Colorado at Boulder
per il progetto PhET
I vostri colleghi degli anni precedenti
per gli stimoli a migliorare la mia didattica
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might be copyrighted. In case you noticed infringement of intellectual property protection, please notify the author asking to remove the
offensive content ([email protected]).
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Cosa serve per superare l’esame?
n In aula
NON USARE net/lap/note/smart/iP/nav/mp#
n PRENDERE appunti
n FARE domande
n A casa
n Fare gli esercizi assegnati
n Rivedere gli appunti con regolarità quotidiana
n Costruzione del voto : p + t + (b)
n p (0-12) : tre esercitazioni a sorpresa in aula (fino a 4 punti ciscuna)
oppure esame scritto (p è superato con almeno 7/12)
n t (0-18) : esame orale (t è superato con almeno 11/18)
n b = 2 : bonus per chi supera l’esame entro la sessione di Settembre
n Criterio di valutazione
n 40% conoscenza formale degli argomenti
n 40% capacità di ragionamento su problematiche note
n 20% capacità di analisi di situazioni nuove
n
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Qual è la scoperta più importante?
If, in some cataclysm, all scientific knowledge were to be
destroyed, and only one sentence passed on to the next
generation of creatures, what statement would contain the
most information in the fewest words? I believe it is the
atomic hypothesis (or atomic fact, or whatever you wish to
call it) that all things are made of atoms — little particles
that move around in perpetual motion, attracting each other
when they are a little distance apart, but repelling upon
being squeezed into one another. In that one sentence you
will see an enormous amount of information about the world,
if just a little imagination and thinking are applied.
Richard P. Feynmann
Nobel laureate in Physics in 1965
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Il modello atomico
7 miliardi di atomi in fila?
qe = qp ∼10-19 C
∼10-10m
gli atomi della Terra?
cosa tiene insieme l’atomo?
∼10-14m
mp∼ mn ∼ 10-27 kg
me∼ 10-30 kg
forze nucleari
forza elettromagnetica
forza gravitazionale
cosa tiene insieme gli atomi?
come è stato scoperto l’atomo?
come è stata scoperta la sua struttura?
cosa c’entra tutto questo con Fisica 2 ?
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Perché studiare l’elettricità?
From a long view of the history of
mankind — seen from, say, ten thousand
years from now, there can be little doubt
that the most significant event of the 19th
century will be judged as Maxwell's
discovery of the laws of electrodynamics
(1864). The American Civil War will pale
into provincial insignificance in
comparison with this important scientific
event of the same decade.
Richard P. Feynmann
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Perché studiare l’elettricità?
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Perché studiare Fisica 2 in Chimica?
chimica:
biologia:
spettrometri di massa
conducibilità degli elettroliti
polarizzabilità molecolare
elettronica organica
spettrografi e cromatografi
interazioni ioniche e dipolari
plasmi
celle fotovoltaiche
…
potenziali di membrana
effetti biologici delle radiazioni
elettromagnetiche
inquinamento elettrostatico
…
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Cosa studiare di Fisica 2 in Chimica?
sett.
I
titolo
argomento
Coulomb forza di C. e campo elettrico di distribuzioni staz
capitolo libro
25 & 26
II
Gauss
teorema di G. e potenziale els
27 & 28
III
Volta
dielettrici polarizzazione e condensatori
29 & 30
IV
Ohm
circuiti a corrente continua
V
Lorentz
campo magnetico naturale e generato da correnti
VI
Faraday
legge dell’induzione elettromagnetica
VII
Henry
VIII
Ampere
circuiti a corrente alternata
IX
Maxwell
eq. di M. e onde elm nel vuoto
38 & 44
X
Newton
modello ‘geometrico’ della propagazione
39 & 40
XI
Young
modello ‘ondulatorio’ della propagazione
41
XII
XIII
ferroelettrici magnetizzazione e induttori
Rayleigh modello ‘diffrattivo’ della propagazione
Planck
modello ‘quantistico’ della interazione rad-mat
31
32 & 33
34
35 & 36
37
42 & 43
45
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La base sperimentale
!
!
1 q1q2 r
F12 = q2 E1
Coulomb F12 =
2
4πε 0 r r
per cariche
puntiformi
stazionarie
µ0
dl1 × "
r%
Ampere F12 = I1I 2 ∫∫ L1,L2 2 $ dl2 × '
4π
r #
r&
per correnti
filiformi
stazionarie
Faraday
Newton
per masse
puntiformi
d
f .e.m. =
E
⋅
d
l
=
−
∫
dt
! dp!
F= ;
dt
!
p=
∫
S
B ⋅ dS
m0
1− ( v c)
2
!
v
F12 = I 2 ∫ dl2 × B1
L2
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La sintesi finale
forma integrale
forma differenziale
Gauss
Faraday
Gauss
Ampere Maxwell
; ε 0 µ0 = 1 c 2
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Breve storia dell’elettricità
■ William Gilbert (1544-1603): “De Magnete”; la ‘terrella’; distinzione fenomeni
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elettrici e magnetici;
Otto Von Guericke (1602-1686): ingegnere; studi sul vuoto; primo “generatore” con
sfera di zolfo
Stephen Gray (1666-1736): conduttori ed isolanti
Charles Dufay (1698-1739): chimico; elettricità “vetrosa” e “resinosa”
Pieter Van Musschenbroek (1692-1761) di Leida: fisico; il primo condensatore
John Canton (1718-1772): induzione elettrica
Benjamin Franklin (1706-1790): tipografo, giornalista, inventore, politico…
Conservazione della carica, proprietà dei corpi appuntiti
Charles Augustine de Coulomb (1736-1806): ingegnere; legge quantitativa
Henry Cavendish (1731-1810): analogo di Coulomb, e studi su capacità di
condensatori di forme diverse (definizione di capacità)
Joseph Louis Lagrange (1736-1813): il concetto di potenziale
Pierre Simon De Laplace (1749-1827)
Siméon Denis Poisson (1781-1840)
George Green (1793-1841)
Carl Friederich Gauss (1777-1875)
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Breve storia dell’elettricità
■ Alessandro Volta (1745-1827): elettroforo, elettrometro, pila…
■ Hans Christian Oersted (1777-1851): effetti magnetici delle correnti
■ André-Marie Ampère (1775-1836): leggi dell’azione meccanica tra correnti
elettriche
■ Michael Faraday (1791-1867): attività colossale (leghe dell’acciaio, rotazioni
elettromagnetiche, liquefazione dei gas, vetri ottici, scoperta del benzene, induzione
elettromagnetica, decomposizione elettrochimica, scariche nei gas, benzene,
elettricità e magnetismo, diamagnetismo….
Il più grande fisico sperimentale del XIX secolo
■ James Clerk Maxwell (1831-1879): teoria dell’elettromagnetismo (“Treatise on
electricity and Magnetism”), termodinamica e meccanica statistica. Maxwell intuì
che la luce era una manifestazione del campo elettromagnetico
■ Heinrich Hertz (1857-1894): Generazione/rivelazione onde EM: prove della teoria
di Maxwell
Da una lettera di Faraday a Maxwell nel 1857: “...C’è qualcosa che mi piacerebbe chiederle. Quando un matematico
impegnato sulla ricerca delle azioni e sugli effetti fisici è giunto alle sue conclusioni, non è possibile che queste ultime
siano esposte nel linguaggio di tutti i giorni, con la pienezza, chiarezza e precisione che esse hanno nelle formule
matematiche? E, in caso affermativo, il farlo non sarebbe un gran dono verso uno come me? Tradurle dal linguaggio
dei geroglifici in cui sono espresse, così che anche uno come me vi possa lavorar su per mezzo di esperimenti….”
