Syllabus del corso

Esporta

Il corso è un'introduzione agli argomenti principali della Fisica Classica con l'applicazione del metodo scientifico. Il corso si propone di fornire le conoscenze e gli strumenti per la comprensione di semplici fenomeni naturali osservabili nella vita di tutti i giorni e per la soluzione di semplici problemi di Fisica Classica.

  • Parte 1
    • Meccanica classica
      • Cinematica e Dinamica
      • Lavoro ed Energia
    • Gravitazione
  • Parte 2
    • Meccanica dei Fluidi
    • Termodinamica
    • Elettrostatica in vuoto e Circuiti
    • Magnetismo in vuoto

Introduzione

  • Unità di misura
  • Cifre significative e ordini di grandezza
  • Vettori e scalari


Cinematica (8 ore)

  • Punto materiale
  • Velocità in una dimensione
  • Velocità vettoriale media, media e istantanea
  • Integrale della velocità nel tempo
  • Moto 1D con velocità costante
  • Accelerazione media e istantanea
  • Moto 1D con accelerazione costante
  • Equazioni del moto uniformemente accelerato
  • Corpi in caduta libera
  • Coordinate cartesiane e polari
  • Cinematica in 2 o 3 dimensioni
  • Moto circolare a velocità costante: accelerazione centripeta, moto armonico
  • Moto in 2 dimensioni. Moto circolare a velocità non costante. Accelerazione tangenziale


Dinamica (4 ore)

  • Sistemi di riferimento. Trasformazioni di Galileo. Sistemi di riferimento inerziali
  • Soncetto di forza (esempi)
  • Esperimenti di Galileo
  • 1° principio di Newton
  • Massa e inerzia
  • 2° principio di Newton
  • 3° principio di Newton
  • Esempi di forze (forze di campo, forze di contatto, molla, forze apparenti)
  • Forza normale, tensione, attrito

 
Energia e Lavoro (6 ore)

  • Lavoro (forza costante, 1D)
  • prodotto scalare di vettori
  • Lavoro (forza non costante)
  • Lavoro (forza non costante, 3D)
  • Teorema dell'energia cinetica
  • Sistema molla-massa con e senza forza di attrito
  • Forza conservativa
  • Energia potenziale
  • Esempi di forse conservative (molla, peso) e corrispondenti energie potenziali
  • Conservazione dell'energia meccanica
  • Lavoro compiuto dall'esterno su un sistema con o senza forze non-conservative
  • Conservazione dell'energia
  • Diagrammi energetici


Gravitazione (4 ore)

  • Gravitazione universale: Tycho Brae, Kepler, Galileo e Newton
  • Le tre leggi di Kepler
  • La legge della Gravitazione di Newton
  • Esperimento di Cavendish (misura di G e della massa della terra)
  • Campo gravitazionale
  • Crosta sferica a simmetria sferica
  • Accelerazione di gravità sulla superficie della terra
  • Orbita circolare e terza legge di Kepler
  • Energia potenziale gravitazionale
  • Diagrammi energetici: energia totale per un'orbita circolare
  • Forza di gravità all'interno della terra

 
Moto armonico e oscillazioni  (2 ore)

  • Moto armonico
  • Oscillazioni: sistema massa-molla
  • Pendolo semplice *
  • Forza di gravità all'interno della terra *


Meccanica dei Fluidi (6 ore)

  • Fluidi: liquidi e gas
  • Densità e pressione
  • Statica dei fluidi
    • Legge di Stevino: pressione idrostatica, pressione atmosferica
    • Misura della pressione: Barometro di Torricelli e manometro differenziale
    • Principio di Pascal
    • Pressa idraulica o martinetto idraulico
    • Principio di Archimede (galleggiamento e peso apparente)
    • Verifica principio di Archimede
  • Dinamica dei fluidi
    • Fluido ideale
    • Linee di corrente e tubi di flusso
    • Equazione di continuità
    • Applicazioni dell'eq. di continuità: rubinetto
    • Teorema di Bernoulli (considerazioni energetiche)
    • Applicazioni del Teorema di Bernoulli: legge di Torricelli


Termodinamica (8 ore)

  • Proprietà della materia: descrizione microscopica e macroscopica
  • Termodinamica vs. Meccanica statistica
  • Introduzione alla termodinamica
  • Sistema termodinamico
  • Variabili termodinamiche
  • Equilibrio termodinamico - Equilibrio termico
  • Temperatura e principio 0 della termodinamica
  • Termometria: scala Celsius, scala Assoluta
  • Termometro a gas
  • Studio dei gas perfetti
    • Legge di Boyle
    • Legge di Avogadro: mole, massa molare, massa molecolare
    • Legge dei Gas Perfetti
    • Scala Kelvin
    • Termometro a gas a volume costante
  • Teoria Cinetica: pressione, temperatura, energia interna e legge dei gas perfetti
  • Temperatura - Calore - Lavoro - Energia interna
  • Equivalenza Calore - Lavoro
  • Capacità termica e calore latente *
  • Trasformazioni termodinamiche di equilibrio
  • Primo principio della termodinamica
  • Lavoro e capacità termiche di un gas perfetto
  • Espansione temica *


Elettrostatica e circuiti (6 ore)

  • Introduzione: cariche, cariche indotte, isolanti e conduttori
  • Legge di Coulomb
  • Campo elettrostatico, linee del campo elettrostatico
  • Flusso del campo elettrostatico
  • Teorema di Gauss
  • Applicazioni del teorema di Gauss:
    • Carica puntiforme
    • Distribuzione di carica sferica *
    • Filo carico infinito *
    • Distribuzione planare
  • Campo elettrico nei conduttori
  • Potenziale elettrico, superfici equipotenziali
  • Potenziale di una carica puntiforme e di una distribuzione sferica
  • Derivare il campo elettrico dal potenziale
  • Potenziale nei conduttori
  • Capacità elettrica, condensatore, condensatore piano
  • Condensatori in serie e in parallelo *
  • Corrente e circuiti
    • Resistenza e legge di Ohm
    • Resistenze in serie e parallelo *
    • Leggi di Kirchoff *
    • Circuiti RC *


Magnetismo (4 ore)

  • Campi magnetici statici: forza su carica in movimento, linee di campo, forza  di Lorentz
  • Filo con corrente elettrica in campo magnetico
  • Moto di una carica in campo magnetico *
  • Generazione del campo magnetico
    • Legge di Biot-Savart
    • Campo magnetico generato da filo infinito con corrente
    • Campo magnetico generato da spira di corrente al centro e nel piano della spira
  • Legge di Ampere
  • Applicazione della Legge di Ampere al filo infinito e al solenoide
  • Forza tra 2 correnti
  • Equazioni di Maxwell nel vuoto per campi statici
  • Forza elettromotrice: campo elettrostatico e campo elettrico
  • Esperimento di Faraday e l'induzione magnetica
  • Flusso del campo magnetico
  • Legge di Faraday e legge di Lenz
  • Equazioni di Maxwell in vuoto


* argomenti approfonditi durante le esercitazioni

Le principali nozioni acquisite nel corso di Analisi Matematica

  • Lezioni frontali (6 CFU / 48 ore)
  • Esercitazioni (2 CFU / 20 ore)

Il corso è in italiano

Le lezioni saranno tutte videoregistrate e messe a disposizione sulla piattaforma e-learning al link https://elearning.unimib.it 

Nel periodo di emergenza Covid-19 le lezioni si svolgeranno completamente da remoto e sincrone sulla piattaforma WEBEX (dall'aula). I link ai meeting sono disponibili sulla piattaforma e-learning.

In generale qualsiasi testo di Fisica (Meccanica, Termodinamica ed Elettromagnetismo) di livello universitario per facoltà scientifiche o ingegneria è adatto, per esempio

  • D. Halliday, R. Resnick. Fondamenti di Fisica (vol. 1 e 2), Casa Editrice Ambrosiana
  • R. Serway, J. Jewett. Principi di Fisica, Edises

Eventualmente possono essere utilizzati anche testi di Fisica per il liceo, ma si consiglia di consultarsi con il docente del corso.

Secondo anno, primo semestre

  • Prova scritta: 8 esercizi da svolgere. Per la sufficienza è necessario che 2 esercizi siano svolti senza errori. Gli errori sono valutati in negativo.
  • Prova orale: Lo studente propone 2 argomenti a scelta tratti rispettivamente dalla prima e dalla seconda parte del corso. Lo studente deve esporre uno dei due argomenti dimostrando di averne acquisito le nozioni fondamentali e di averlo compreso a fondo, rispondendo ad eventuali domande di approfondimento.

Sono previste 2 prove in itinere scritte al termine  delle 2 parti del corso (a Novembre e a Gennaio): con 16/30 di valutazione media, è possibile accedere direttamente all'orale. Le prove in itinere propongono 10 test a risposta chiusa (scelta multipla) e 4 esercizi.

La votazione finale in trentesimi è la media delle votazioni ottenute nella prova orale e nelle prova scritta o nelle due prove in itinere.

Sono previsti 5 appelli: Gennaio, Febbraio, Giugno, Luglio e Settembre
Le prove scritte superate con almeno18/30 di valutazione sono valide per accedere ad una qualsiasi prova orale nello stesso Anno Accademico
La prova orale può essere svolta in inglese.

Nel periodo di emergenza Covid-19, per chi ha un voto di almeno 18/30 ottenuto in uno scritto (o con le prove in itinere) sarà possibile optare per non fare la prova orale e tenere il voto dello scritto.

Nel periodo di emergenza Covid-19 gli esami orali saranno solo telematici. Verranno svolti utilizzando la piattaforma google meet e nella pagina e-learning dell'insegnamento verrà riportato un link pubblico per l'accesso all'esame di possibili spettatori virtuali.

Sempre, previo appuntamento per email

Esporta

The course is an introduction to the main topics of Classical Physics and to the exploitation of the scientific method. The course aims to provide the knowledge and tools for the understanding of simple natural phenomena observable in everyday life and for the solution of simple problems of Classical Physics .

  • Part 1
    • Classical Mechanics
      • Kinematics and Dynamics
      • Work and Energy
    • Gravitation
  • Part 2
    • Fluids
    • Thermodynamics
    • Electrostatics in vacuum and circuits
    • Magnetism in vacuum

Introduction

  • Measurements, units
  • Significant figures and orders of magnitude
  • Vectors and scalars


Kinematics (8 hours)

  • point-like particle motion
  • velocity (average and instantaneous) and speed in one dimension
  • integral of velocity over time
  • 1D motion with constant velocity
  • average and instantaneus acceleration
  • 1D motion with constant acceleration
  • equations of motion with costant acceleration
  • free fall
  • Cartesian and polar coordinates
  • kinematics in 2 or 3 dimensions
  • uniform circular motion: centripetal acceleration, harmonic motion
  • motion in 2 dimensions. circular motion at variable velocity. tangential acceleration


Dynamics (4 hours)

  • Reference frames.  Galileo's transformations. Inertial reference frames
  • The concept of force (examples)
  • Galileo experiments
  • Newton's 1st principle
  • Mass and inertia
  • Newton's 2nd principle
  • Newton's 3rd principle
  • Examples of forces (field forces, contact forces, spring, apparent forces)
  • Normal force, tension, friction

 
Energy and Work (6 hours)

  • Work (constant force, 1D)
  • Scalar product of vectors
  • Work (variable force)
  • Work (variable force, 3D)
  • Kinetic energy theorem
  • Spring-mass system with and without friction
  • Conservative force
  • Potential energy
  • Examples of conservative forces (spring, weight) and corresponding potential energies
  • Mechanical energy conservation
  • Work performed from the outside on a system with or without non-conservative forces
  • Energy conservation
  • Energy diagrams


Gravitation (4 hours)

  • Universal gravitation: Tycho Brae, Kepler, Galileo and Newton
  • The three laws of Kepler
  • Newton's Law of Gravitation
  • Cavendish experiment (measurement of G and earth mass)
  • Gravitational field
  • Spherical shell with spherical symmetry
  • Acceleration of gravity on the surface of the earth
  • Circular orbit and Kepler's third law
  • Gravitational potential energy
  • Energy diagrams: total energy for a circular orbit
  • Gravity inside the earth

 
Harmonic motion and oscillations (2 hours)

  • Harmonic motion
  • Oscillations: mass-spring system
  • Simple pendulum *
  • Gravity inside the earth *


Fluid Mechanics (6 hours)

  • Fluids: liquids and gases
  • Density and pressure
  • Fluids at rest
    • Stevino's law: hydrostatic pressure, atmospheric pressure
    • Pressure measurement: Torricelli barometer and differential pressure gauge
    • Pascal's principle
    • Hydraulic press or hydraulic lever
    • Archimedes's Principle of  (buoyancy and apparent weight)
    • Verification of Archimedes's principle
  • Ideal fluid in motion
    • Streamlines and tube of flow
    • Continuity equation
    • Applications of the eq. continuity: tap flow
    • Bernoulli's theorem (energetic considerations)
    • Applications of the Bernoulli Theorem: Torricelli's law


Thermodynamics (8 hours)

  • Properties of matter: microscopic and macroscopic description
  • Thermodynamics vs. Statistical mechanics
  • Introduction to thermodynamics
  • Thermodynamic system
  • Thermodynamic variables
  • Thermodynamic equilibrium - Thermal equilibrium
  • Temperature and zeroth law of thermodynamics
  • Thermometry: Celsius scale, Absolute scale
  • Gas thermometer
  • Ideal gases
    • Boyle's law
    • Avogadro's law: mole, molar mass, molecular mass
    • Ideal Gas Law
    • Kelvin scale
    • Constant volume gas thermometer
  • Kinetic Theory of Gases: pressure, temperature, internal energy and ideal gas law
  • Temperature - Heat - Work - Internal energy
  • Equivalence Heat - Work
  • Thermal capacity and latent heat *
  • Thermal expansion  *
  • Thermodynamic equilibrium transformations
  • First law of thermodynamics
  • Work and thermal capacity of a perfect gas


Electrostatics and circuits (6 hours)

  • Introduction: charges, induced charges, insulators and conductors
  • Coulomb's law
  • Electrostatic field, electrostatic field lines
  • Flux of the electrostatic field
  • Gauss's law
  • Applications of the Gauss's law:
    • Point charge
    • Spherical charge distribution *
    • Infinitely long charged wire *
    • Planar distribution
  • Electric field of conductors
  • Electric potential, equipotential surfaces
  • Potential due to a point charge and to a spherical distribution
  • Electric field from the electric potential
  • Potential of conductors
  • Electric capacitance, capacitors, parallel plate capacitor
  • Series and parallel capacitors *
  • Current and circuits
    • Resistance and Ohm's law
    • Resistors in series and in parallel *
    • Kirchoff's laws *
    • RC circuits *


Magnetism (4 hours)

  • Static magnetic fields: force on moving charge, field lines, Lorentz force
  • Electric current carrying wire in magnetic field
  • Motion of a charge in magnetic field *
  • Magnetic field generation:
    • Biot-Savart law
    • Magnetic field generated by infinitely long current-carrying wire
    • Magnetic field generated by current loop in the center and in the loop plane
  • Ampere's law
  • Application of the Ampere's Law to the infinite wire and to the solenoid
  • Force between 2 parallel currents
  • Maxwell equations for static fields in vacuum
  • Electromotive force: electrostatic field and electric field
  • Faraday experiment and magnetic induction
  • Magnetic field flow
  • Faraday's law and Lenz's law
  • Maxwell equations in vacuum


* topics that are treated more deeply during exercise classes

The basic concepts learnt at Calculus classes.

  • Lessons (6 CFU / 48 hours)
  • Exercise classes (2 CFU / 20 hours)

The course is delivered in Italian.

All lessons will be video-recorded and made available on the e-learning platform at https://elearning.unimib.it 

During Covid-19 emergency all lessons will be remote and synchronous on WEBEX from the classroom (see e-learning site for meeting links).



In general, any textbook of Physics (Mechanics, Thermodynamics and Electromagnetism) at university level for scientific or engineering faculties is suitable, for example

  • D. Halliday, R. Resnick. Fundamentals of Physics, Wiley
  • R. Serway, J. Jewett. Physics For Scientists And Engineers, Brooks/Cole

In case, high school physics texts might also be used, but it is advisable to consult with the course teacher.


Second year, first semester.

  • Written exam: 8 exercises to solve. To obtain the minimum mark to be admitted to the oral exam (18/30) 2 exercises must be solved without errors. Errors are counted negative.
  • Oral exam: the student prepares 2 topics chosen from the two parts of the course. The student exposes one of the two topics to show his knowledge and understanding of it, also answering to additional questions aimed at checking the learning level. 

There are two mid-term written tests at the end of the two parts of the course (in November and January): with a 16/30 average grade, students are directly admitted to the oral examination. The mid-term tests are composed by 10 multiple choice tests and 4 exercises.

The final mark in thirtieths is the average of the marks obtained in the oral exam and in the written exam or in the mid term tests.

There are 5 exam sessions: January, February, June, July and September. The written tests passed with at least 18/30 are valid for admission to any oral exam in the same Academic Year.

The oral exam can be carried out in English.

During Covid-19 emergency, students who obtained at least 18/30 in the written exam (or in the mid term tests) may opt for skipping the oral exam and keep the written exam mark.

During Covid-19 emergency oral exams will be from remote. The google meet videoconference tool will be used and the link for public access to the exam will be posted.on the e-learning web page.

Anytime, on appointment by email.

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Scheda del corso

Settore disciplinare
FIS/01
CFU
8
Periodo
Primo Semestre
Tipo di attività
Obbligatorio a scelta
Ore
68
Tipologia CdS
Laurea Triennale

Staff

    Docente

  • MB
    Matteo Borghesi
  • AN
    Angelo Enrico Lodovico Nucciotti

    • Esercitatore

  • BF
    Beatrice Matilde Ferrari

Opinione studenti

Vedi valutazione del precedente anno accademico

Bibliografia

Trova i libri per questo corso nella Biblioteca di Ateneo

Metodi di iscrizione

Iscrizione manuale
Iscrizione spontanea (Studente)