Programma del corso di Fisica 2 con Laboratorio
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CORSO DI LAUREA IN MATEMATICA (TRIENNALE) CORSO DI FISICA 2 CON LABORATORIO PER L' A. A. 2010/2011 Docenti: Francesco di Liberto, Emilio Balzano Il corso si articola in due parti tra loro connesse : le onde e l’ottica geometrica nella prima parte, l’elettromagnetismo nella seconda. Tenendo conto dei corsi precedenti le attività si sono sviluppate nel modo seguente: -Rapporto tra matematica e fisica e ruolo di modelli e teorie; -Introduzione al passaggio alla meccanica del continuo; -Riflessioni sui concetti di forza e di campo (interazione istantanea a distanzacampo e velocità di propagazione); -Introduzione qualitativa e fenomenologica alle equazioni di Maxwell; Onde e oscillazioni; -Ottica geometrica; -Elettromagnetismo; -Equazioni di Maxwell; -Onde Elettromagnetiche ParteI Le onde Caratterizzazione delle onde, L’equazione delle onde,Onde armoniche, Energia, potenza, intensità di un’onda, Fenomeni caratteristici delle onde InterferenzaL’esperimento della doppia fenditura di Young , Distribuzione di intensità nella figura di interferenza della doppia fenditura, Reticoli e spettri Diffrazione La diffrazione, La figura di diffrazione prodotta da una singola fenditura, La distribuzione di intensità nelle figure di diffrazione Polarizzazione La polarizzazione, Misura della polarizzazione Ottica geometrica L’ottica geometrica, Formazione delle immagini per riflessione, Formazione delle immagini per rifrazione, Le lenti, Occhio e strumenti ottici Parte II La Legge di Coulomb e il Campo Elettrico Carica elettrica e materia ,Isolanti e conduttori, Le leggi fondamentali dell’elettrostatica, Il campo elettrico, Il calcolo del campo elettrico, Le linee di forza del campo elettrico, Particelle cariche in un campo elettrico La legge di Gauss Il flusso, La legge di Gauss,Deduzione della legge di Gauss dalla legge ,di Coulomb , Uso della legge di Gauss per la determinazione di E, Proprietà elettrostatiche di un conduttore Il potenziale elettrico L’energia potenziale elettrica,Il potenziale elettrico, La differenza di potenziale, La relazione tra campo e potenziale elettrico, Superfici equipotenziali, Proprietà elettrostatiche di un conduttore Conduttori, capacità e dielettrici Conduttori, capacità e condensatori. Condensatori in serie e in parallelo, Energia elettrostatica Corrente e resistenzaIl flusso della carica, La resistenza e la legge di Ohm, Il modello di Drude per i metalli, Resistenze in serie e in parallelo, Amperometri e voltmetri Circuiti in corrente continua Forza elettromotrice e resistenza interna di una batteria, Energia elettrica e potenza ,Le leggi di Kirchhoff, Circuiti RC Il campo magnetico Il campo magnetico, Forza agente su un conduttore percorso da corrente , Momento agente su una spira percorsa da corrente, Moto delle cariche in presenza di E e di B Campo magnetico e correnti La legge di Biot e Savart, La legge di Ampère, Applicazioni della legge di Ampère,Forza agente tra conduttori percorsi da corrente, Il flusso magnetico e la legge di Gauss per i campi magnetici, La corrente di spostamento e modifica della legge di Ampère L’induzione elettromagnetica La legge di induzione elettromagnetica, Forza elettromotrice di movimento,Generatori e alternatori, Campi elettrici indotti Autoinduzione e mutua induzione F.e.m. autoindotte e induttanza, Circuiti LR, Energia nei circuiti LR, Mutua induttanza, I trasformatori Circuiti in corrente alternata Oscillazioni in circuiti LC , Circuito RLC serie,Circuiti puramente resistivi, Circuiti puramente capacitivi, Circuiti puramente induttivi , Circuito RLC serie con f.e.m. alternata, Potenza in un circuito RLC con f.e.m. alternata Le equazioni di Maxwell e le onde elettromagnetiche Le equazioni di Maxwell, Le onde elettromagnetiche piane, Le onde elettromagnetiche, L’intensità delle onde elettromagnetiche, Emissione di onde elettromagnetiche Lo spettro elettromagnetico Esperienze in Laboratorio (con relazione di gruppo) 1. Circuiti resistivi in serie e in parallelo. Curva caratteristica per resistore ohmico e filamento di una lampadina. Leggi di Kirchhoff 2. Transienti nei circuiti RC. Segnali di tensione 3. Composizione di Campi magnetici. Bussola delle tangenti 4. Circuti RLC in corrente alternata. Trasformatore Esperienze dimostrative in aula Moto parabolico pallina gomma piena, validità e limiti dell’indipendenza dei moti simultanei Rimbalzo pallina gomma piena e modello di decrescita esponenziale Oscillatore armonico con la slinky, oscillatore forzato e risonanza Onde impulsive traversali e longitudinali, riflessione, misura della velocità in funzione della tensione Riflessione, rifrazione, lunghezza d’onda Onde stazionarie Risonanza con due diapason Battimenti con due diapason Specchi piani, concavi e convessi Specchi parabolici, onde piane , immagini virtuali e reali Diffrazione Elettrizzazione per strofinio Induzione elettrostatica Forza di Lorentz linee di campo intorno a un magnete lineare Effetto magnetico della corrente Induzione elettromagnetica Esperienze con le microonde: trasparenza e opacità, riflessione, polarizzazione (misura) Esercitazioni con il foglio elettronico Retta di regressione lineare con errori sui coefficienti Risoluzione numerica di equazioni differenziali per oscillatori armonici e circuiti elettrici Libri consigliati W.E. Gettys-F.J. Keller- M.J. Skove “Fisica 2 Elettromagnetismo-Onde-Ottica ” . McGraw-Hill (nel programma ci si e’ riferiti ai paragrafi di questo testo) P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci “Elementi di Fisica. Elettromagnetismo-Onde ” EdiSeS J. R. Taylor Introduzione all’Analisi degli Errori, Zanichelli (Cap1, 2, 3 e 8) Risorse in rete Visualizing Electromagnetism http://web.mit.edu/viz/EM/ Simulazioni e animazioni di circuiti elettrici http://www.educypedia.be/electronics/javarlc.htm www.les.unina.it (percorso sui circuiti elettrici) Materiale di lavoro disponibile nel sito docente Diapositive di alcune lezioni; Sintesi di Fourier; Principio di Fermat, Concetto di Campo, Fogli di calcolo Esame Si articola in un compito scritto e in una prova orale. Si consiglia di rivedere con cura tutti i problemi svolti in aula Per essere ammessi alla prova orale occorre aver consegnato le relazione relative alle esperienze di laboratorio e aver superato la prova scritta. La prova orale prevede una domanda sulle esercitazione in laboratorio e domande sulla prima e la seconda parte del programma
