Obiettivi Formativi

Fornire conoscenze sulle leggi della fisica e sui fenomeni correlati sia da un punto di visto sia descrittivo che quantitativo, sui limiti di applicabilità delle leggi fisiche, sui fenomeni fisici e sulle procedure di laboratorio necessarie per l’esecuzione di prove sperimentali per la misura di grandezze fisiche e la verifica delle leggi connesse. Fornire e discutere i concetti del metodo scientifico e della fisica di base con particolare enfasi sulle nozioni connesse con i fondamenti delle discipline ingegneristiche fornendo in tal modo una preparazione ad ampio spettro sulle metodologie e sulle tecniche necessarie allo sviluppo delle competenze trasversali necessarie alla specificità del corso di studi. Far acquisire la capacità di comprendere, formulare e risolvere problemi scientifici sapendo interpretare i fenomeni fisici e sapendo utilizzare le leggi che li governano. Far acquisire la capacità di proporre e definire modelli per la descrizione di casi di studio semplici e complessi evidenziando i limiti di applicabilità dei modelli e la loro efficacia nell’ambito di problematiche di natura ingegneristica. Far acquisire la capacità di individuare autonomamente gli strumenti e le fonti di dati necessarie all'analisi, alla comprensione e alla risoluzione dei problemi pertinenti alla fisica anche attraverso l'integrazione delle conoscenze acquisite con appropriate indagini bibliografiche tali da consentire un confronto critico tra le diverse soluzioni possibili. Far acquisire la capacità di interloquire con linguaggio tecnico appropriato alla disciplina. Far acquisire un metodo di studio individuale adeguato a consentire l'approfondimento delle conoscenze e ad affrontare ulteriori tematiche avanzate o settoriali.

Learning Goals

To provide knowledge on the physics laws and related phenomena from both a descriptive and a quantitative point of view. To provide knowledge on the limits of applicability of physical laws. To provide the skills to identify the physical phenomena and develop laboratory procedures necessary for carrying out experimental tests to measure physical quantities and to verify the related laws. To provide and discuss the concepts of the scientific method and fundamental physics with particular emphasis on the notions connected with the groundwork of the engineering disciplines thus providing a broad-background on the methodologies and techniques to develop transversal skills focused on the needs of the course. To acquire the ability to understand, formulate and solve scientific problems by knowing how to explain the physical phenomena and how to use the laws that govern them. To acquire the ability to propose and define models aimed at the description of simple and complex case studies highlighting the limits of applicability of the models and their effectiveness in the context of engineering problems. To acquire the ability to identify the tools and data sources needed to analyse, understand and solve problems in the field of physics, also through the integration of the acquired knowledge with appropriate bibliographic surveys to allow a critical comparison amongst different solutions. To acquire the ability to speak with technical language suitable to the discipline. To acquire an individual study-method suitable to allow the deepening of knowledge and to face further advanced or sectoral topics.

Metodi didattici

Lezioni frontali in aula con esercitazioni e con l’ausilio di supporti multimediali.

Teaching Methods

Lectures in the classroom with exercises aided by multimedia support.

Prerequisiti

È richiesto il possesso di capacità di comprensione verbale, attitudine ad un rigoroso approccio metodologico di tipo scientifico e conoscenze matematiche di base, con particolare riferimento alle strutture numeriche, alle operazioni con naturali, interi, razionali e reali, al concetto di vettore e di grandezza scalare. È inoltre necessario conoscere la notazione scientifica, gli elementi di base della geometria euclidea, il concetto di funzione, le potenze, le radici i logaritmi e le funzioni trigonometriche fondamentali.

Prerequisites

Verbal comprehension skills, aptitude for a rigorous scientific methodological approach and basic mathematical knowledge are required, with special attention to the numerical structures, the operations with natural, integer, rational and real numbers, and to the concept of vector and scalar. It is also needed to know the scientific notation, the basic elements of Euclidean geometry, the concepts of function, powers, roots, logarithms and the fundamental trigonometric functions.

Verifiche dell'apprendimento

L’esame consiste di una prova scritta e una discussione sui contenuti della prova scritta. Sono previste due prove in itinere facoltative con esonero della prova scritta. Gli studenti che superano con esito positivo ambedue le prove non devono sostenere ulteriori prove, a meno di una discussione sui contenuti della prova scritta, possono tuttavia sostenere una prova orale. Il voto finale sarà la media dei voti ottenuti espressi in trentesimi, ogni prova si ritiene superata se il punteggio supera 18/30. Gli studenti che superano solo una delle due prove in itinere sono tenuti a sostenere la prova scritta nelle sessioni d’esami curriculari per la parte che non è stata giudicata sufficiente. Le prove in itinere restano valide per tutto il periodo relativo all’anno accademico di riferimento. L’aver sostenuto una o più prove in itinere non è vincolante per lo studente che può sostenere l’esame per intero nelle date previste allo scopo.

Assessment

The exam consists of a written test and a discussion on the contents of the written test. There are two optional in ongoing tests. Students who pass both tests with positive results do not have to take further tests, unless there is a discussion on the contents of the written test, however they can take an oral test. The final mark will be the average of the marks obtained score out of thirty, each test is passed if the score is equal or higher than 18/30. Students who pass only one of the two ongoing tests are required to take the written test in the curricular exam sessions concerning the arguments of the failed test. The ongoing tests remain valid for everything. The ongoing tests remain valid along the reference academic. Having taken one or more ongoing tests is not binding for the student who can take the full exam as scheduled in the official calendar.

Programma del Corso

-CINEMATICA DEL PUNTO: Moto rettilineo uniforme. Velocità. Moto rettilineo vario. Accelerazione. Moto rettilineo uniformemente accelerato. Moto armonico. Moto su una superficie piana. Moto circolare uniforme. Moti centrali. Moti relativi. -DINAMICA DEL PUNTO: Inerzia, forza e secondo principio della dinamica. Sistemi di riferimento inerziali. Quantità di moto ed impulso. Terzo principio della dinamica. Forze ed interazioni fondamentali. Peso. Forze Elastiche. Reazioni Vincolari. Attrito statico, attrito dinamico e moto in un fluido viscoso. Oscillatore armonico, il pendolo semplice. Momento di una forza rispetto ad un punto e rispetto ad un asse. Teorema del momento della quantità di moto. Moto in sistemi non inerziali. Forze apparenti. -LAVORO ED ENERGIA: Il lavoro e la potenza. L’energia cinetica e l’energia potenziale. Teorema del lavoro e dell’energia cinetica. Campi di forza conservativi e conservazione dell’Energia. -MECCANICA DEI SISTEMI: Centro di massa e moto del centro di massa. Prima equazione cardinale. Principi di conservazione della quantità di moto e del momento della quantità di moto. Processi d’urto. -MECCANICA DEI CORPI RIGIDI: Cinematica dei corpi rigidi. Rotazione intorno ad un asse fisso. Momento d’inerzia. -FLUIDI: Statica dei fluidi. La pressione. Il principio di Pascal. Il principio di Archimede. L’esperienza di Torricelli. Linee e tubi di flusso. Equazione di continuità. Teorema di Bernoulli. -ELETTROSTATICA: Legge di Coulomb. Il campo elettrico. La legge di Gauss e la prima equazione di Maxwell. Il potenziale elettrostatico. Il dipolo elettrico. I conduttori nel campo elettrico. La capacità ed i condensatori. Energia e densità di energia nel campo elettrostatico. Forze su conduttori carichi. Il campo elettrostatico nei dielettrici. -CORRENTI ELETTRICHE: Definizione di corrente. Teoria di Drude e legge di Ohm: la resistenza elettrica. Potenza elettrica e legge di Joule. Forza elettromotrice. Le leggi di Kirchhoff. Circuiti RC: carica e scarica di un condensatore. -CAMPO MAGNETICO E CORRENTI STAZIONARIE: Il vettore induzione magnetica. Forza di Lorentz. Effetto Hall. Prima e seconda formula di Laplace. Campo magnetico generato da correnti. Definizione di Ampere. Momento magnetico di una spira e di una bobina percorsa da corrente. Flusso del campo magnetico e legge di Faraday. Cenni sul campo magnetico nella materia.

Course Syllabus

-KINEMATICS: Uniform rectilinear motion. Speed. Non uniform straight motion. Acceleration. Rectilinear motion uniformly accelerated. Harmonic motion. Motion on a flat surface. Uniform circular motion. Central motions. Relative motions. -DYNAMICS OF THE POINT: Inertia. The force and second principle of dynamics. Inertial reference systems. Momentum. Third principle of dynamics. Fundamental forces and interactions. Weight. Elastic Forces. Constraint reactions. Static friction, dynamic friction and motion in a viscous fluid. Harmonic oscillator, the simple pendulum. Moment of a force about a point and about an axis. The impulse-momentum theorem. Motion in non-inertial systems. Apparent forces.-WORK AND ENERGY: The work and the power. Kinetic energy and potential energy. Work and kinetic energy theorem. Conservative force fields and energy conservation. -SYSTEMS MECHANICS: Center of mass and its motion. First cardinal equation. Momentum conservation principle. Shock processes. -THE THEORY OF RIGID BODIES: Kinematics of rigid bodies. Rotation around a fixed axis. Moment of inertia. -FLUIDS: Fluid statics. The pressure. Pascal's principle. Archimedes' principle. Torricelli's experience. Flow lines and pipes. Continuity equation. Bernoulli's theorem. -ELECTROSTATICS: Coulomb's law. The electric field. Gauss's law and Maxwell's first equation. The electrostatic potential. The electric dipole. Conductors in the electric field. The capacitance and capacitors. Energy and energy density in the electrostatic field. Forces on charged conductors. The electrostatic field in dielectrics. -ELECTRIC CURRENTS: Definition of current. Drude's theory and Ohm's law: electrical resistance. Electric power and Joule's law. Electromotive force. Kirchhoff's laws. RC circuits: charging and discharging of a capacitor. -MAGNETIC FIELD AND STATIONARY CURRENTS: The magnetic induction vector. Lorentz force. Hall effect. First and second Laplace formula. Magnetic field generated by currents. Definition of Ampere. Magnetic moment. Magnetic field flux and Faraday's law. Notes on the magnetic field in matter.