Obiettivi Formativi

Fornire conoscenze di base di fisica classica e di elementi di fisica moderna. Il corso prevede lo svolgimento di lezioni teoriche ed esercitazioni durante le quali educare gli studenti all’uso di 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

The course aims to provide a knowledge of the fundamental principles of physics, together with elements of modern physics. The course includes theoretical lessons and exercises. The students will be educated to the use of 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

Lezioni frontali con esercitazioni

Teaching Methods

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

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, di risolvere esercizi e rispondere a quiz.

Assessment

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, to solve exercises and answer tests.

Programma del Corso

------------------------------------------------------------ Modulo: 3337/1 - FISICA - MODULO A ------------------------------------------------------------ Cinematica del punto materiale. Posizione, spostamento, velocità. Moto uniforme. Accelerazione. Moto uniformemente accelerato. Caduta dei gravi. Moto oscillatorio unidimensionale Cinematica del punto materiale nel piano. Descrizione del moto tramite vettori. Moto dei proiettili. Moto circolare. Accelerazione tangenziale, accelerazione centripeta. Moto circolare uniforme. Moti relativi. Legge di composizione delle velocità. Sistemi inerziali. Leggi di Newton per la dinamica del punto materiale. Esempi di applicazione. Moto di un corpo lungo un piano inclinato. Macchina di Atwood. Forze di attrito. Moto di un corpo su un piano inclinato con attrito: determinazione sperimentale del coefficiente di attrito statico e del coefficiente di attrito dinamico. La seconda legge di Newton applicate al moto circolare. Moto in sistemi di riferimento accelerati: forze apparenti. Moto in presenza di attrito proporzionale alla velocità. Lavoro di una forza costante. Lavoro di una forza variabile. Teorema dell’energia cinetica. Definizione e proprietà delle forze conservative. Energia potenziale. Conservazione dell’energia meccanica totale. Studio dell’oscillatore armonico: forze ed equazione del moto; energia. Moto del pendolo semplice. Lavoro delle forze non conservative e variazione di energia meccanica totale. Potenza. Quantità di moto di un punto materiale. La seconda legge di Newton espressa tramite la quantità di moto. Conservazione della quantità di moto. Impulso di una forza e teorema dell’impulso. Urti in una dimensione. Urti elastici, anelastici e completamente anelastici. Sistemi di punti materiali. Centro di massa. Moto del centro di massa. La seconda legge di Newton per un sistema di punti materiali. Rotazione di corpi rigidi. Momento angolare. Momento di una forza. Corpo rigido sotto l'azione di un momento risultante. Momento d'inerzia. Energia cinetica di rotazione. Legge di gravitazione universale di Newton. Temperatura. Scale di temperatura. Dilatazione termica di solidi e liquidi. Calore specifico e calore latente. Conduzione termica. Convezione. Irraggiamento. ------------------------------------------------------------ Modulo: 3337/2 - FISICA - MODULO B ------------------------------------------------------------ Campi elettrici. Potenziale elettrico. Legge di Gauss per il campo elettrico. Conduttori in elettrostatica. Capacità. Corrente e resistenza. Circuiti in corrente continua. Forze magnetiche. Campi magnetici. Legge di Farday dell’induzione elettromagnetica. Induttanza. Circuiti in corrente alternata. Equazioni di Maxwell. Onde elettromagnetiche. Elementi di fisica moderna.

Course Syllabus

------------------------------------------------------------ Modulo: 3337/1 - FISICA - MODULO A ------------------------------------------------------------ Motion in one dimension. Position and displacement. Velocity. Analysis model: particle with constant velocity. Acceleration. Motion with constant acceleration. Freely falling objects. Oscillatory motion. Motion in two dimensions: position, velocity and acceleration. Vector description of motion in two dimensions. Projectile motion. Particle in uniform circular motion. Non-uniform circular motion: tangential and radial acceleration. Relative velocity and relative acceleration. Inertial frames. Forces and Newton’s laws. Some applications of Newton’s law. Motion of a body sliding over an inclined plane. The Atwood machine. Friction between solid surfaces. Experimental determination of the friction coefficient. Newton’s second law applied to the circular motion. Motion in accelerating reference frames: fictitious forces. Motion in a fluid medium: resistive force proportional to object velocity. Work done by a constant force. Work done by a varying force. The work-kinetic energy theorem. Potential energy. Conservative forces. Conservation of energy. A mass-spring system: forces and equation of motion. Energy of the simple harmonic oscillator. The simple pendulum. Work of non-conservative forces and change in mechanical energy of a system. Power. Linear momentum. Newton’s second law in terms of linear momentum. The principle of conservation of linear momentum. The impulse of a force. The impulse-momentum theorem. Collisions in one-dimension. Elastic collisions. Inelastic collisions. Perfectly inelastic collisions. Multiparticle systems. The center of mass. Translational motion of the center of mass. Newton’s second law for particle systems. Rotational motion of rigid bodies. Angular momentum. Torque. Newton’s second law for rotation, and moments of inertia. Rotational kinetic energy. Netwon’s law of universal gravitation. Heat and temperature. Thermal expansion of liquids and solids. Temperature scales. Specific and latent heats. Thermal conduction. Convection. Radiation. ------------------------------------------------------------ Modulo: 3337/2 - FISICA - MODULO B ------------------------------------------------------------ Electric fields. Electric potential. Gauss’s law for the electric field. Conductors in electrostatics. Capacitance. Current and resistance. Direct-current circuits. Magnetic forces. Magnetic fields. Faraday’s law of induction. Inductance. Alternating-current circuits. Maxwell’s equations. Electromagnetic waves. The nature of light and the principles of ray optics. Wave optics. Elements of modern physics.