Programma del corso di Fisica, a

Programma del corso di Fisica, a.a. 2008-09
Maria Margherita Obertino
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Richiami di matematica, geometria, statistica
Angoli. Funzioni gonometriche. Coordinate cartesiane, funzioni e loro rappresentazione
grafica. Retta, parabola, esponenziale e logaritmo. Cifre significative. Notazione scientifica.
Vettori; operazioni con i vettori: somma, differenza, prodotto per uno scalare, prodotto
scalare e vettoriale. Componenti di un vettore nel piano cartesiano. Flusso di un vettore
attraverso una superficie.
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Grandezze fisiche e unità di misura
Grandezze fisiche fondamentali e derivate. Unità di misura, il sistema internazionale,
conversione di unità di misura. Leggi fisiche.
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Meccanica
Sistema di riferimento. Posizione, traiettoria. Velocità media e istantanea. Accelerazione
media, istantanea, tangenziale e longitudinale. Diagramma orario. Moto rettilineo, moto
uniforme, moto uniformemente accelerato. Caduta di un grave. Moto in più dimensioni.
Moto parabolico. Moto circolare: velocità angolare e periferica, accelerazione centripeta;
moto circolare uniforme.
Forza, massa, le tre leggi di Newton; sistemi di riferimento inerziali. Condizione di
equilibrio traslazionale; equilibrio stabile, instabile e apparente. Reazioni vincolari. Legge
della gravitazione universale, la forza di Coulomb, forza nucleare forte, forza nucleare
debole. Attrito statico e dinamico.
Lavoro, energia cinetica. Lavoro meccanico e teorema dell’energia cinetica. Forze
conservative e energia potenziale. Energia meccanica e sua conservazione. Lavoro delle
forze non conservative. Potenza.
Moto armonico semplice. Forze elastiche, energia potenziale elastica. Massa ridotta.
Oscillazioni smorzate e oscillazioni forzate; concetto di risonanza.
Impulso e quantità di moto. Conservazione della quantità di moto; urti elastici ed
anelastici.
Moto del centro di massa; II legge di Newton per sistemi di particelle.
Moto dei corpi rigidi: velocità ed accelerazione angolare. Momento di una forza; Momento
d'inerzia. Momento angolare e sua conservazione. Condizioni di equilibrio di un corpo
rigido. Baricentro. Leve. Stabilità ed equilibrio.
Elasticità. Sforzo e deformazione. Modulo di Young. Limite elastico e punto di rottura.
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Elettricita' e magnetismo
Carica elettrica, legge di Coulomb, campo elettrico e teorema di Gauss. Campo elettrico
generato da una carica puntiforme, un piano infinitamente esteso e da un doppio strato
piano. Energia potenziale elettrostatica, potenziale. Energia potenziale per un campo
generato da una carica puntiforme. Relazione tra campo e differenza di potenziale. Linee
equipotenziali. Elettronvolt.
Dipolo elettrico. Momento di dipolo. Potenziale di un dipolo elettrico. Dipolo in campo
elettrico uniforme.
Conduttori ed isolanti. Polarizzazione di un dielettrico. Capacità elettrica; condensatore;
effetto di un dielettrico. Rigidità elettrica. Energia immagazzinata in un condensatore.
Condensatori in serie e in parallelo.
Corrente elettrica. Velocità di deriva dei portatori di carica. Resistenza elettrica; resistività.
Prima e seconda legge di Ohm. Resistenze in serie e parallelo. Circuiti elettrici. Potenza nei
circuiti elettrici. Effetto Joule.
Circuiti in corrente continua e in corrente alternata; tensione e corrente efficaci.
Effetti del passaggio della corrente elettrica nel corpo umano.
Campo magnetico. Forza di Lorentz. Spettrometro di massa. Forza magnetica su un filo
percorso da corrente. Campi magnetici prodotti da correnti: filo rettilineo, spira e
solenoide. Forza tra due fili paralleli percorsi da correnti. Spira in campo magnetico.
Dipolo magnetico. Momento di dipolo magnetico di una carica orbitante. Materiali
diamagnetici, paramagnetici e ferromagnetici.
Flusso del campo magnetico. Legge di Faraday-Lenz.
Onde elettromagnetiche: proprietà ed energia trasportata. Spettro elettromagnetico.
Effetto fotoelettrico. Natura corpuscolare delle onde elettromagnetiche. Il fotone.
Generazione di raggi X: radiazione di frenamento e righe caratteristiche. Il tubo radiogeno.
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Onde, acustica e ottica
Onde periodiche. Velocità delle onde; periodo e lunghezza d'onda. Onde longitudinali e
trasversali. Energia trasportata dalle onde e intensità. Riflessione e rifrazione.
Interferenza: condizioni di interferenza costruttiva e distruttiva. Diffrazione. Battimenti
Onde stazionarie.
Il suono; velocità, timbro, tono, intensità. Sensazione sonora e decibel. Sorgenti sonore;
colonna d’aria con una o entrambe le estremità aperte. La voce umana. L’orecchio e curve
isofoniche. Effetto Doppler per onde sonore ed onde elettromagnetiche. Flussimetro
Doppler.
Indice di rifrazione. Riflessione, rifrazione, legge di Snell. Riflessione totale. Diffusione e
dispersione della luce. Esperimento di Young. Frange di interferenza. Diffrazione da
singola fenditura. Reticolo di diffrazione. Diffrazione dei raggi X. Polarizzazione di onde
trasversali.
Lenti sottili. Raggi di curvatura, fuoco, potenza e diottrie. Equazione del fabbricante di
lenti. Metodo grafico per la costruzione delle immagini. Immagini reali e virtuali.
Equazione delle lenti sottili. Occhio umano; punto prossimo e punto remoto. Miopia,
ipermetropia e loro correzione. Lente di ingrandimento e microscopio. Aberrazione sferica
e cromatica.
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Fluidi
Pressione, densità. Principio di Pascal. Legge di Stevino. Pressione idrostatica. Pressione
atmosferica. Legge di Archimede e galleggiamento.
Portata. Equazione di continuità. Conservazione dell'energia ed equazione di Bernoulli.
Teorema di Torricelli.
Viscosità. Legge di Hagen-Poiseuille. Resistenza idrodinamica; resistenze in serie e in
parallelo. Flusso laminare e turbolento; velocità critica.
Velocità di trascinamento. Legge di Stokes. Velocità di sedimentazione. Centrifugazione.
Elettroforesi.
Tensione superficiale. Angolo di contatto. Capillarità.
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Radioattività
Cenni alla struttura del nucleo atomico. Proprietà dei nuclei: dimensioni , massa ed
energia di legame. Curva di stabilità, nuclei stabili e instabili. Decadimento alfa, beta e
gamma. Legge del decadimento radioattivo; vita media e tempo di dimezzamento. Attività.
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Interazione radiazione-materia
Origine della radiazione. Interazione di particelle cariche con la materia: eccitazione,
ionizzazione e bremsstrahlung. Interazione dei fotoni con la materia: effetto fotoelettrico,
Compton e produzione di coppie. Interazione dei neutroni con la materia. Cenni agli effetti
biologici della radiazione. Dose assorbita, EBR e dose equivalente.