Obiettivi Formativi

Fornire i concetti della fisica di base per sviluppare le capacità di comprensione, elaborazione e risoluzione di problemi tipici degli ambiti professionalizzanti. Far acquisire agli studenti adeguati metodi di studio, di descrizione e di indagine scientifica. Far sviluppare la capacità di applicare in maniera autonoma le nozioni teoriche per impostare, analizzare e risolvere problemi teorici anche complessi.

Metodi didattici

Lezione orale frontale ed esercitazioni per la risoluzione di problemi tipo.

Prerequisiti

Conoscenza degli elementi di base della fisica, chimica e matematica elementare.

Verifiche dell'apprendimento

Prove di laboratorio effettuate durante il corso (o in alternativa una prova scritta i cui contenuti vertono sulla pratica di laboratorio) e colloquio orale.

Programma del Corso

Grandezze fisiche fondamentali e derivate - Sistema Internazionale di unità di misura - Analisi dimensionale - Conversione delle unità di misura. Cinematica: moto in una dimensione. Grandezze scalari e grandezze vettoriali. Moto in due dimensioni: componenti tangenziale e centripeta dell'accelerazione in un moto piano - moto rettilineo, moto circolare, moto oscillatorio. Moti relativi: leggi di trasformazione delle velocità e delle accelerazioni. Dinamica del punto: Principi della dinamica. Forza - quantità di moto - sistemi di riferimento inerziali e non inerziali - moto in sistemi di riferimento accelerati - moto in presenza di reazioni vincolari, attrito statico e dinamico, forza gravitazionale, forze elastiche, forze centrali. Oscillatore armonico – pendolo semplice - oscillazioni smorzate - oscillazioni smorzate e forzate - risonanza. Lavoro ed Energia: teorema dell'energia cinetica - forze conservative – calcolo dell’energia potenziale - conservazione dell'energia meccanica. Gravitazione – leggi di Keplero. Meccanica dei sistemi materiali: sistemi di vettori - momento di un vettore - coppie -baricentro - densità - centro di massa di una distribuzione discreta o continua di materia - leggi del centro di massa - impulso, forze impulsive - urti elastici ed anelastici - velocità ed accelerazione angolare - momento di una forza - momento della quantità di moto - energia cinetica traslazionale e rotazionale - equazioni della dinamica dei sistemi. Corpo rigido - momento d'inerzia - equazioni della statica e della dinamica del corpo rigido - moto traslazionale, rotazionale e roto-traslazionale - pendolo fisico. Campi scalari e vettoriali- gradiente - divergenza - rotore - circuitazione e flusso di un campo vettoriale - teorema di Gauss - teorema di Stokes - campi conservativi e solenoidali. Elettrostatica: carica e densità di carica - legge di Coulomb - campo e potenziale elettrostatico - legge di Gauss - integrale di linea del campo elettrostatico - flusso del campo elettrostatico -equazioni del campo eettrostatico - campo e potenziale di un dipolo elettrico - energia di un sistema di cariche - conduttori in equilibrio elettrostatico - capacità e dielettrici - polarizzazione - spostamento elettrico - condensatori - corrente e densità di corrente elettrica - corrente di polarizzazione - legge di Ohm in forma microscopica e in forma integrale - effetto Joule - forza elettromotrice - I e II legge di Kirchhoff. Magnetostatica: forza di Lorentz - campo induzione magnetica - integrale di linea del campo induzione magnetica - flusso del campo induzione magnetica - legge di Biot e Savart - teorema di Ampere - I e II legge di Laplace - equazioni della magnetostatica - coefficiente di auto e mutua induzione - solenoidi - induttori - vettore di magnetizzazione e campo magnetico - spire percorse da corrente e dipoli magnetici – forze tra circuti percorsi da corrente. Transitori nei circuiti RC, RL ed RLC. Induzione elettromagnetica: legge di Faraday-Newman-Lenz. Correnti elettriche alternate: regime sinuisoidale - fasori e vettori rotanti - legge di Ohm in alternata - impedenza - circuiti in corrente alternata - risonanza RLC serie. Equazioni di Maxwell in forma integrale e differenziale - campo elettromagnetico - equazione delle onde - vettore di Poynting - onde piane. Ottica: approssimazione di Gauss dell'ottica geometrica - leggi di Snell-Cartesio - specchi – diottro - principio di Huygens - interferenza - diffrazione.