DM 270 - dipartimento di fisica della materia e ingegneria elettronica

Dipartimento di Ingegneria Elettronica, Chimica e Ingegneria Industriale Corso di Laurea in Ingegneria Industriale (DM 270) Programma di Fisica Anno Accademico 2012-­2013 Prof. Raffaello Girlanda Prof.ssa Giovanna Martino CFU 12 (72 ORE DI LEZIONE E 48 ORE DI ESERCITAZIONI) Docente: Prof. Raffaello Girlanda
1° Anno. 1° Semestre (Modulo A)
CFU 6 (36 ORE DI LEZIONE E 24 ORE DI ESERCITAZIONI) UNITÀ DIDATTICA N.1 (3 ORE DI LEZIONE E 2 ORE DI ESERCITAZIONI)
ELEMENTI DI METROLOGIA
Concetto di grandezza fisica - Grandezze fondamentali e derivate – Sistema
Internazionale di unità di misura – Standard di lunghezza, di massa e di tempo Analisi dimensionale – Conversione delle unità di misura – Stime e calcoli di ordini di
grandezza - Incertezza e sua propagazione - Minimi quadrati- Cifre significative.
UNITÀ DIDATTICA N.2 (4,5 ORE DI LEZIONE E 3 ORE DI ESERCITAZIONI)
MECCANICA
Cinematica moto in una dimensione: posizione e velocità – velocità istantanea –
accelerazione – diagrammi di moto – punto materiale con accelerazione costante – corpi
in caduta libera
Vettori: grandezze scalari e grandezze vettoriali – sistemi di coordinate – proprietà dei
vettori – componenti di un vettore e vettori unitari.
Cinematica moto in due dimensioni: vettori spostamento, velocità ed accelerazione –
moto in due dimensioni con accelerazione costante – moto dei proiettili – moto circolare
uniforme - componenti tangenziale e centripeta dell'accelerazione in un moto piano velocità ed accelerazione relative – ricerca della legge oraria.
UNITÀ DIDATTICA N.3 (4,5 ORE DI LEZIONE E 3 ORE DI ESERCITAZIONI)
Dinamica del punto: Le leggi di Newton. Concetto di forza - confronto fra forze vettorialità delle forze - la prima legge della meccanica e i sistemi inerziali - campione
di massa - unità di forza - quantità di moto - la seconda legge della meccanica - la terza
legge della meccanica - alcuni tipi di forze (peso, reazioni vincolari, d’attrito, elastiche,
centrali) - sistemi di riferimento non inerziali – moto in sistemi di riferimento accelerati
– moto in presenza di forze frenanti. Il moto circolare ed altre applicazioni delle leggi di
Newton.
UNITÀ DIDATTICA N.4 (3 ORE DI LEZIONE E 2 ORE DI ESERCITAZIONI)
Lavoro ed Energia: Lavoro di una forza – prodotto scalare tra vettori- potenza - teorema
dell'energia cinetica - gradiente di una funzione scalare - campi conservativi - legge di
conservazione dell'energia meccanica - esempi di forze conservative - forze non
conservative. Conservazione dell’energia.
Dipartimento di Ingegneria Elettronica, Chimica e Ingegneria Industriale Corso di Laurea in Ingegneria Industriale (DM 270) UNITÀ DIDATTICA N.5 (9 ORE DI LEZIONE E 6 ORE DI ESERCITAZIONI)
Meccanica dei sistemi materiali: Centro di massa di un sistema di particelle - densità centro di massa di una distribuzione discreta o continua di materia - moto del centro di
massa - prima equazione della dinamica dei sistemi - conservazione della quantità di
moto - urti elastici ed anelastici. Velocità ed accelerazione angolare - momento di una
forza rispetto ad un polo - momento della quantità di moto - seconda equazione della
dinamica dei sistemi - conservazione del momento angolare. Il corpo rigido - cinematica
del corpo rigido - energia cinetica traslazionale e rotazionale di un corpo rigido momento d'inerzia - calcolo dei momenti d'inerzia - equazioni della dinamica del corpo
rigido
UNITÀ DIDATTICA N.6 (9 ORE DI LEZIONE E 6 ORE DI ESERCITAZIONI)
Elasticità - Oscillazioni: Sforzi e deformazioni - moduli d’elasticità - contrazione
trasversale nella trazione - relazioni fra le costanti elastiche di un materiale isotropo elasticità di flessione e di torsione- forze elastiche di richiamo - L'oscillatore armonico
semplice - esempi di oscillazioni armoniche (pendolo semplice, pendolo di torsione,
pendolo fisico) - oscillazioni smorzate - oscillazioni forzate- risonanza.
Moto oscillatorio. Moto delle onde. Onde sonore. Sovrapposizione e onde stazionarie.
UNITÀ DIDATTICA N.7 (3 ORE DI LEZIONE E 2 ORE DI ESERCITAZIONI)
FLUIDI
Introduzione – Equazione della statica (legge di Stevino, di Pascal)- Legge di
Archimede – Dinamica dei fluidi – equazione di continuità – teorema di Bernoulli –
fluidi reali – legge di Poiseuille
Docente: Prof.ssa Giovanna Martino
1° Anno. 2° Semestre (Modulo B)
CFU 6 (36 ORE DI LEZIONE E 24 ORE DI ESERCITAZIONI) INTRODUZIONE MATEMATICA
Campi scalari a vettoriali - Gradiente - Divergenza - Rotore - Integrale di linea e
circuitazione di un vettore - Flusso di un vettore - Teorema della divergenza e della
rotazione - Campi conservativi e solenoidali.
CARICA E MATERIA
Induzione elettrostatica -Esperienza di Millikan -Legge di Coulomb- Legge di GaussApplicazioni
CAMPO ELETTRICO
Dipolo elettrico e campo di dipolo –
POTENZIALE ELETTRICO
Potenziale elettrostatico - Legame tra potenziale a campo elettrico - Potenziale di un
dipolo -Potenziale generato da distribuzioni continue di carica - Energia potenziale
elettrica - Applicazioni- Capacità e dielettrici- Forza elettromotrice- Legge di OhmTeoremi circuitali- Energia elettrica e potenza.
Dipartimento di Ingegneria Elettronica, Chimica e Ingegneria Industriale Corso di Laurea in Ingegneria Industriale (DM 270) CORRENTI ELETTRICHE CONTINUE
CONDUCIBILITA ELETTRICA NEI SOLIDI
Elettroni di conduzione - Bande di energia - Conduttori, isolanti e semiconduttori Drogaggio dei semiconduttori Dispositivi a semiconduttori Trasduttori - Effetti
termoelettrici - Fotoconducibilità.
CONDUZIONE ELETTRICA NEI LIQUIDI E NEI GAS
Passaggio dell'elettricità nei gas - Sorgenti luminose (termiche e a scarica).
IL CAMPO MAGNETICO E PROPRIETÀ MAGNETICHE DELLA MATERIA
Il campo magnetico - Definizione di B - Potenziale vettore. Moto di cariche in un campo
elettrico e magnetico - (Legge di Biot a Savart) e II formula di Laplace -Legge di Gauss
per il magnetismo -Forza magnetica su una corrente - Effetto Hall - Ciclotrone Confinamento magnetico - Spettrometro di massa - La misura di e/m per l'elettrone Sostanze dia- para e ferromagnetiche -Il vettore di magnetizzazione M ed il campo
magnetico H -Condizioni ai limiti per B ed H -Isteresi magnetica Forza tra conduttori
percorsi da corrente - Teorema di Ampere - Solenoidi e toroidi - Spire percorse da
corrente e dipoli magnetici.
INDUZIONE ELETTROMAGNETICA ED APPLICAZIONI
Campi lentamente variabili: approssimazione quasi stazionaria - Esperienze di Faraday
sulle correnti indotte -esempi di correnti indotte - Legge di Faraday-Newman e di Lenz
Betatrone- Correnti di Foucault.
EQUAZIONI DI MAXWELL E ONDE ELETTROMAGNETICHE
Corrente di spostamento - Equazioni di Maxwell -Campi elettrici a magnetici prodotti
da cariche accelerate: campo di radiazione - onde elettromagnetiche - Vettore di
Poynting- Le onde e loro equazione - Emissione di onde elettromagnetiche con circuiti
oscillanti - Lo spettro elettromagnetico.
ALCUNI FENOMENI CONNESSI CON LA TEORIA DEI QUANTI
II problema del corpo nero - La prima realtà dei quanti: effetto fotoelettrico -Effetto
Compton
PROPAGAZIONE E RIFLESSIONE DELLA LUCE
Campi rapidamente variabili - Natura e propagazione della luce - Leggi di SnellCartesio - Approssimazione di Gauss dell'ottica geometrica - - Dispersione - -Le fibre
ottiche e loro impiego nelle telecomunicazioni e in campo medico. -Il diottro - Specchi - Lenti sottili - - - Lenti spesse: punti principali: - Cenni sulle più comuni aberrazioni Microscopio semplice a composto - Cannocchiale -Occhio umano.
Il MODELLO ONDULATORIO DELLA LUCE
Modello ondulatorio - Principio di Huygens - Coerenza spaziale a temporale –
Interferenza - -Diffrazione della luce - - Polarizzazione della luce - Emissione spontanea
e stimolata: il laser
Dipartimento di Ingegneria Elettronica, Chimica e Ingegneria Industriale Corso di Laurea in Ingegneria Industriale (DM 270) LA NATURA ONDULATORIA DELLA MATERIA
Particelle che si comportano come onde: lunghezza d'onda di De Broglie
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