CORSO DI LAUREA IN C.T.F.
PROGRAMMA DI FISICA
Anno Accademico 2003-2004
Prof. Raffaello Girlanda
Grandezze fisiche fondamentali. Campioni di lunghezza, massa e tempo. Densità e massa
atomica. Analisi dimensionale. Conversione di unità. Calcoli di ordini di grandezza. Cifre
significative. Sistemi di coordinate e sistemi di riferimento. Vettori e scalari. Operazioni tra
vettori. Componenti di un vettore e versori. (Raymond A. Serway, Cap 1).
Moto in una dimensione. Velocità media e velocità istantanea. Accelerazione media ed
accelerazione istantanea. Moto unidimensionale con accelerazione costante. Corpi in caduta
libera. (Raymond A. Serway, Cap 2).
Moto in due dimensioni. Vettori spostamento, velocità ed accelerazione. Moto in due
dimensioni con accelerazione costante. Moto circolare uniforme. Accelerazione tangenziale e
radiale nel moto curvilineo. Velocità relativa ed accelerazione relativa. (Raymond A.
Serway, Cap 3)
Le leggi del moto. Il concetto di forza. La prima legge di Newton ed i sistemi inerziali. Massa
inerziale. La seconda legge di Newton. Il peso. La terza legge di Newton. Diagrammi di corpo
libero. Corpi in equilibrio. e prima legge di Newton. Attrito e forze di attrito. Seconda legge
di Newton e moto circolare uniforme. Forza centripeta. Moto circolare non uniforme. Moto in
presenza di forze ritardanti dipendenti dalla velocità. Moto in sistemi accelerati. Forze
apparenti. (Raymond A. Serway, Cap 4)
Forze e campi in natura. Forze in natura. Forze di attrito. Il campo gravitazionale. Il campo
elettrico. Moto di particelle cariche in un campo elettrico uniforme. Il campo magnetico. Moto
in sistemi accelerati. (Raymond A. Serway, Cap 5)
Lavoro ed energia. Lavoro eseguito da una forza costante. Prodotto scalare tra due vettori.
Lavoro eseguito da una forza variabile. Lavoro eseguito da una molla. Legge di Hooke.
Energia cinetica e teorema dell'energia cinetica. Potenza. Potenza media. Potenza
istantanea. (Raymond A. Serway, Cap 6)
Energia potenziale e conservazione dell'energia. Energia potenziale. Forze conservative e non
conservative. Forze conservative ed energia potenziale. Diagrammi di energia e stabilità
dell'equilibrio. Quantizzazione dell'energia. (Raymond A. Serway, Cap 7)
Quantità di moto ed urti. Quantità di moto e sua conservazione. Impulso e quantità di moto.
Urti. (Raymond A. Serway, Cap 8)
Moto rotazionale. Velocità angolare e accelerazione angolare. Cinematica rotazionale.
Relazione tra grandezze angolari e lineari. Energia cinetica di rotazione. Momento di inerzia.
Momento meccanico e prodotto vettoriale. Relazione tra momento delle forze ed accelerazione
angolare. Il momento angolare. Conservazione del momento angolare. Rotazione di corpi
rigidi. Dinamica rotazionale. Lavoro ed energia nel moto rotatorio. (Raymond A. Serway,
Cap 10)
Moti orbitali e atomo di idrogeno. Leggi di Keplero. La seconda legge di Keplero e l a
conservazione del momento angolare. Considerazioni energetiche sul moto dei pianeti e dei
satelliti. Spettri atomici e teoria di Bohr dell'atomo di idrogeno. (Raymond A. Serway, Cap
11)
Meccanica dei fluidi. Stati della materia. Densità e pressione. Variazione della pressione con
la profondità. Misure di pressione. Spinta di Archimede. Dinamica dei fluidi. Linee di
corrente ed equazione di continuità. Teorema di Bernoulli e sue applicazioni. (Raymond A.
Serway, Cap 15)
Temperatura e teoria cinetica dei gas. Temperatura e principio zero della termodinamica. I
termometri e le scale di temperatura. Dilatazione termica di solidi e liquidi. Descrizione
macroscopica di un gas perfetto. La teoria cinetica dei gas. (Raymond A. Serway, Cap 16)
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Il calore ed il primo principio della termodinamica. Calore ed energia interna. Calore
specifico. Calorimetria. Calore latente e cambiamenti di fase. Lavoro e calore nelle
trasformazioni termodinamiche. Il primo principio della termodinamica. Alcune
applicazioni del primo principio della termodinamica: primo principio e trasformazioni
adiabatiche, isobare, isocore, isoterme. Espansione isoterma di un gas perfetto. Il processo di
ebollizione. Propagazione del calore. Macchine termiche, entropia ed il secondo principio
della termodinamica. (Raymond A. Serway, Cap 17)
Macchine termiche ed il secondo principio della termodinamica. Trasformazioni reversibili
ed irreversibili. La macchina di Carnot. Pompe di calore e frigoriferi. Entropia. Variazioni di
entropia nelle trasformazioni irreversibili. L'entropia su scala microscopica. Entropia e
disordine. (Raymond A. Serway, Cap 18)
Forze elettriche e campi magnetici. Carica elettrica. Isolanti e conduttori. Legge di Coulomb.
Campo elettrico. Linee di forza del campo elettrico. Flusso del campo elettrico. Il teorema di
Gauss. Applicazioni del teorema di Gauss a isolanti carichi. Conduttori in equilibrio
elettrostatico. Moto di una particella carica in un campo elettrico uniforme. (Raymond A.
Serway, Cap 19)
Potenziale elettrico e capacità. Differenza di potenziale e potenziale elettrico. Differenza di
potenziale in un campo elettrico uniforme. Definizione di capacità. Il condensatore piano.
Collegamento di condensatori: serie, parallelo. Energia immagazzinata in un condensatore.
(Raymond A. Serway, Cap 20)
Corrente e circuiti a corrente continua. La corrente elettrica. Resistenza e legge di Ohm.
Energia e potenza elettrica. Forza elettromotrice. Resistori in serie e parallelo. Leggi di
Kirchhoff e circuiti semplici in corrente continua. Circuiti RC. Carica di un condensatore.
Scarica di un condensatore. (Raymond A. Serway, Cap 21)
Magnetismo. Magneti. Il campo magnetico. Forza magnetica agente su un conduttore percorso
da corrente. Momento meccanico su una spira in un campo magnetico uniforme. La legge di Biot
e Savart. Forza magnetica fra due conduttori paralleli. Teorema di Ampère. Il campo
magnetico di un solenoide. Magnetismo nella materia. Materiali ferromagnetici. (Raymond
A. Serway, Cap 22)
Tensioni indotte ed induttanza. Legge di Faraday dell'induzione. Forza elettromotrice
dinamica. Generatore di corrente alternata. Legge di Lenz. Forze elettromotrici indotte e
campi elettrici. Le equazioni di Maxwell. Autoinduttanza. Circuiti RL. Energia
immagazzinata in un campo magnetico. (Raymond A. Serway, Cap 23)
Moto oscillatorio. Moto armonico semplice. Moto di una massa collegata ad una molla.
Energia di un oscillatore armonico semplice. Moto del pendolo. Il pendolo semplice. Il pendolo
fisico. Oscillazioni smorzate. Oscillazioni forzate. (Raymond A. Serway, Cap 12)
Moto ondulatorio. Onde meccaniche Onde elettromagnetiche. Lunghezza d'onda. Frequenza.
Onde trasversali e onde longitudinali. Ampiezza di un'onda. Velocità di fase.
Sovrapposizione e interferenza di onde. La velocità delle onde nelle corde. Riflessione e
trasmissione di onde. Onde sinusoidali. Energia trasmessa da onde sinusoidali nelle corde.
Onde sonore. L'effetto Doppler. Onde d'urto. (Raymond A. Serway, Cap 13)
Onde elettromagnetiche. Le equazioni di Maxwell e le onde elettromagnetiche. Lo spettro
delle onde elettromagnetiche. (Raymond A. Serway, Cap 24)
Riflessione e rifrazione della luce. La natura della luce. L'approssimazione dei raggi
luminosi in ottica geometrica. Riflessione e rifrazione. Dispersione e prismi. Il principio di
Huygens. Riflessione totale. Fibre ottiche. (Raymond A. Serway, Cap 25)
Specchi e lenti. Immagini formate da specchi piani. Immagini formate da specchi sferici.
Immagini formate per rifrazione. Lenti sottili. Microscopio semplice. Microscopio composto.
Aberrazioni delle lenti. (Raymond A. Serway, Cap 26)
Ottica Ondulatoria. Condizione per l'interferenza. L'esperimento della doppia fenditura di
Young. Distribuzione d'intensità della figura d'interferenza da doppia fenditura. Somma di
onde mediante i vettori rotanti. Diffrazione. Diffrazione da una fenditura singola.
Risoluzione della fenditura singola e di aperture circolari. Potere risolutivo. Microscopia
specializzata. Il reticolo di diffrazione. Diffrazione di raggi X da cristalli. Polarizzazione
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delle onde luminose. Attività ottica. (Raymond A. Serway, Cap 27 e Desmond M.Burns e
Simon G.G.MacDonald, Cap 20)
Fisica quantistica. Radiazione di corpo nero e ipotesi di Planck. L'effetto fotoelettrico.
L'effetto Compton. Fotoni e onde elettromagnetiche. Le proprietà ondulatorie delle
particelle. Quantizzazione del momento angolare nel modello di Bohr. L'equazione di
Schrödinger. Effetto tunnel e sue applicazioni. (Raymond A. Serway, Cap 28)
Fisica atomica. Modelli dell'atomo. L'atomo di idrogeno. Il numero quantico di spin. Le
funzioni d'onda dell'idrogeno. I numeri quantici. Il principio di esclusione di Pauli e l a
tavola periodica. Spettri atomici: visibile e raggi X. Transizioni atomiche. Laser e olografia.
(Raymond A. Serway, Cap 29)
Fisica nucleare. Proprietà dei nuclei: carica e massa, dimensione, stabilità del nucleo, spin
nucleare e momento magnetico, risonanza magnetica nucleare. Energia di legame: fissione e
fusione nucleare. Radioattività. I processi di decadimento: decadimento alfa, decadimento
beta, datazione al carbonio, decadimento gamma. Radioattività naturale. Reazioni nucleari.
(Raymond A. Serway, Cap 30)
Spettrometria ottica e vibrazionale. Sorgenti e rivelatori per analisi spettroscopiche. Filtri e
monocromatori. Misure di tensione superficiale. Misure di viscosità. (Giancarlo Amendola e
Virginio Terreni, Cap I, III, IV, V, VI, VII, XV, solo per gli argomenti presenti nel
programma.)
Prove di verifica:
• in itinere (orale o quiz a risposta multipla)
• finale (orale).
Testi consigliati :
Raymond A. Serway
Principi di Fisica
EdiSES s.r.l. 1999, II edizione
Desmond M. Burns e Simon G. G. MacDonald
Fisica
Zanichelli
Giancarlo Amendola e Virginio Terreni
Analisi Chimica Strumentale e Tecnica
Tamburini Editore –Milano-1970
Steven C. Frautschi, Richard P. Olenick, Tom M. Apostol e David L.Goldstein
L'Universo Meccanico. Meccanica e calore
Zanichelli 1988
Richard P. Olenick, Tom M. Apostol e David L. Goldstein
Oltre l'Universo meccanico. Dall'elettricità alla fisica moderna.
Zanichelli 1989
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