Obiettivi Formativi

Conoscenze di base di fisica classica e di elementi di fisica moderna. Capacità di utilizzare modelli e di leggi fisiche per descrivere fenomeni e risolvere problemi. Si vogliono proporre all’attenzione degli studenti aspetti della fisica che sono rilevanti per le scienze e tecnologie informatiche, accanto ad esempi in cui l’informatica è di supporto allo studio della fisica.

Learning Goals

Knowledge of the fundamental principles of physics, together with elements of modern physics. Ability to use models and physical laws to describe phenomena and solve problems. The attention of the students will be drawn on some aspects of physics that are relevant for information sciences and technologies. Moreover, examples where computer science is supportive of the study of physics will be proposed.

Metodi didattici

Modulo: A000859 - PHYSICS - MOD. A Lezioni frontali con esercitazioni Modulo: A000860 - PHYSICS - MOD. B Lezioni frontali con esercitazioni

Teaching Methods

Modulo: A000859 - PHYSICS - MOD. A Lectures and tutorials Modulo: A000860 - PHYSICS - MOD. B Lectures and tutorials

Prerequisiti

Conoscenze di Matematica quali: metodi di risoluzione di equazioni di I e II grado; nozioni di trigonometria; elementi di calcolo differenziale ed integrale.

Prerequisites

Ability to solve linear equations and quadratic equations; knowledge of basic concepts in geometry, trigonometry, differential calculus and integral calculus.

Verifiche dell'apprendimento

Modulo: A000859 - PHYSICS - MOD. A Esame orale. La valutazione si basa su un colloquio sugli argomenti del corso. Può essere richiesto di presentare un argomento, di dimostrare teoremi o risultati importanti inclusi nel programma, oppure di discutere un esempio di applicazione delle leggi fisiche con valutazioni numeriche delle grandezze coinvolte. Prove in itinere (opzionali) di cui si terrà conto nella valutazione finale: seminari, concordati con il docente, tenuti da uno studente o da piccoli gruppi di studenti per esplorare esempi ed argomenti attinenti alla materia ed al percorso formativo. Modulo: A000860 - PHYSICS - MOD. B Esame orale. La valutazione si basa su un colloquio sugli argomenti del corso. Può essere richiesto di presentare un argomento, di dimostrare teoremi o risultati importanti inclusi nel programma, oppure di discutere un esempio di applicazione delle leggi fisiche con valutazioni numeriche delle grandezze coinvolte. Prove in itinere (opzionali) di cui si terrà conto nella valutazione finale: seminari, tenuti da singoli studenti o da piccoli gruppi di studenti, per esplorare esempi ed argomenti attinenti alla materia ed al percorso formativo, concordati con il docente.

Assessment

Modulo: A000859 - PHYSICS - MOD. A Oral test. The assessment is based on an interview on the course topics. It may be required to present a topic, to demonstrate theorems or important results included in the program, or to discuss an example of the application of physical laws with numerical evaluations of the quantities involved. Ongoing tests (optional) which will be taken into account in the final evaluation: seminars, agreed with the professor, held by individual students or small groups of students to explore examples and topics related to the subject and the training path. Modulo: A000860 - PHYSICS - MOD. B Oral test. The assessment is based on an interview on the course topics. It may be required to present a topic, to demonstrate theorems or important results included in the program, or to discuss an example of the application of physical laws with numerical evaluations of the quantities involved. Ongoing tests (optional) which will be taken in account in the final evaluation: seminars, held by individual students or small groups of students, to explore examples and topics related to the subject and the training path, agreed with the professor.

Programma del Corso

Modulo: A000859 - PHYSICS - MOD. A Grandezze fisiche. Unità di Misura. Cinematica del punto materiale in una dimensione. Moto in due e tre dimensioni. Dinamica del punto materiale: forze e leggi di Newton. Lavoro ed energia. Conservazione dell’energia. Quantità di moto. Urti. Dinamica dei sistemi rigidi. Gravitazione universale. Oscillazioni. Calore e temperatura. Modulo: A000860 - PHYSICS - MOD. B Forze elettriche. Legge di Coulomb. Campo elettrico. Camo elettrico generato da una distribuzione di cariche. Linee di campo. Potenziale elettrico e differenza di potenziale. Potenziale ed energia potenziale dovuti a cariche puntiformi. Potenziale dovuto a distribuzioni continue di carica. Calcolo del campo elettrico a partire dal potenziale. Flusso del campo elettrico. Teorema di Gauss ed esempi di applicazione a varie distribuzioni di carica. Conduttori in equilibrio elettrostatico. Capacità. Energia immagazzinata in un condensatore. Condensatori con dielettrici. Corrente elettrica. Resistenza. Conducibilità. Potenza elettrica. Circuiti in corrente continua. Le leggi di Kirchhoff per I circuiti. Circuiti RC. Forze e campi magnetici. Il campo magnetico della Terra. Legge di Gauss per per il campo magnetico. Moto di una particella carica in un campo magnetico uniforme. Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente. Momento meccanico su una spira percorsa da corrente in un campo magnetico uniforme. Effetto Hall. La legge di Biot-Savart. Legge di Ampère. Campo magnetico di un solenoide. Magnetismo nella materia. Legge di Faraday dell’induzione elettromagnetica. Legge di Lenz. Generatori e motori. Autoinduzione e induttanza. Circuiti RL. Oscillazioni nei circuiti LC. Circuito RLC. Circuiti in corrente alternata. Risonanza in un circuito RLC serie. Potenza nei circuiti in corrente alternata. Corrente di spostamento e legge di Ampère generalizzata. Equazioni di Maxwell. Onde elettromagnetiche piane. Lo spettro della radiazione elettromagnetica. Polarizzazione. Riflessione e rifrazione. La natura della luce e le leggi dell’ottica geometrica. Formazione delle immagini. Ottica ondulatoria. Elementi di fisica moderna. Radiazione di corpo nero. Spettri atomici dei gas. Comportamento corpuscolare della luce: l’effetto fotoelettrico. Comportamento ondulatorio delle particelle.

Course Syllabus

Modulo: A000859 - PHYSICS - MOD. A Physics and Measurement. Motion in One Dimension. Motion in Two and Three Dimensions. Forces and Newton's laws. Work and energy. Conservation of Energy. Linear Momentum and Collisions. Rotational motion. Energy and momentum in rotating systems. Universal Gravitation. Oscillatory Motion. Heat and temperature. Modulo: A000860 - PHYSICS - MOD. B Electric forces. Coulomb’s law. The electric field. Electric field of a charge distribution. Electric field lines. Electric potential and potential difference. Electric potential due to point charges. Electric potential due to continuous charge distributions. Calculating the electric field from the electric potential. Electric flux. Gauss’s law. Application of Gauss’s law to various charge distributions. Conductors in electrostatic equilibrium. Capacitance. Energy stored in a capacitor. Capacitors with dielectrics. Electric current. Resistance. Conductivity. Electric power. DC current circuits. Kirchhoff’s rules. RC circuits. Magnetic fields and forces. The magnetic field of Earth. Gauss’s law in magnetism. Motion of a charged particle in a uniform magnetic field. Magnetic force acting on a current-currying conductor. Torque on a current loop in a uniform magnetic field. The Hall effect. The Biot-Savart law. Ampère’s law. The magnetic field of a solenoid. Magnetism in matter. Faraday’s law of induction. Lenz’s law. Generators and motors. Self-induction and inductance. RL circuits. Oscillations in LC circuits. The RLC circuit. Alternating-current circuits. Resonance in a series RLC circuit. Power in an AC circuit. Displacement current and the general form of Ampère’s law. Maxwell’s equations. Plane electromagnetic waves. The spectrum of electromagnetic waves. Polarization. Reflection and refraction. The nature of light and the principles of ray optics. Image formation. Wave optics. Elements of modern physics. Blackbody radiation. Atomic spectra of gases. Particle-like behaviour of light: the photoelectric effect. Wave-like behaviour of particles.