Course Syllabus
Obiettivi
La Fisica è la scienza che si occupa di descrivere la realtà in termini matematici. Il corso fornisce un'introduzione agli argomenti principali della Fisica classica, con particolare attenzione all'applicazione del metodo scientifico, l’interpretazione di fenomeni naturali, ed il necessario formalismo matematico.
Contenuti sintetici
- Meccanica.
- Gravitazione.
- Fluidodinamica.
- Onde.
- Termodinamica.
- Elettromagnetismo.
Programma esteso
- Parte 1: Meccanica. Sistemi di coordinate e vettori. Moto in una e più dimensioni. Moto rettilineo uniforme, uniformemente accelerato, parabolico, armonico. Leggi di Newton. Energia cinetica, energia potenziale, principio di conservazione. Centro di massa. Corpo rigido. Momento lineare. Moti di rotazione e di rotolamento. Momento angolare, momento di inerzia, momento torcente. Moti relativi.
- Parte 2: Gravitazione. Leggi di Keplero. Legge di gravitazione universale. Campo gravitazionale. Legge di Gauss. Velocita' di fuga. Potenziale efficace.
- Parte 3: Fluidodinamica. Fluidi, densita' e pressione. Legge di Stevino. Principio di Pascal. Forza di Archimede. Equazione di continuita'. Equazione di Bernoulli.
- Parte 4: Onde. Oscillatore armonico. Pendolo semplice. Oscillatore smorzato. Risonanza. Concetto di onda. Onda piana. Periodo, lunghezza d'onda, velocita'. Riflessione e interferenza. Onde stazionarie. Onde sonore. Battimenti. Effetto Doppler.
- Parte 5: Termodinamica. Temperatura e calore. Calore specifico, calore latente. Energia interna. Primo principio della termodinamica. Trasformazioni termodinamiche. Trasmissione del calore (conduzione, convezione, irraggiamento). Legge dei gas perfetti. Teoria cinetica dei gas. Irreversibilita', entropia. Secondo principio della termodinamica. Macchine termiche. Ciclo di Carnot. Zero assoluto.
- Parte 6: Elettromagnetismo. Carica elettrica. Legge di Coulomb. Campo elettrico. Legge di Gauss. Potenziale. Conduttori. Condensatori. Corrente elettrica. Legge di Ohm. Legge delle maglie, legge dei nodi. Circuito RC. Campo magnetico. Forza di Lorentz. Legge di Biot-Savart. Legge di Ampere. Induzione elettromagnetica. Legge di Faraday-Lenz. Circuito RL. Oscillazione LC. Oscillazione smorzata RLC. Cenni di magnetismo nei materiali. Legge di Ampere-Maxwell. Correnti di spostamento. Equazioni di Maxwell. Onde elettromagnetiche. Velocità della luce.
Prerequisiti
Le nozioni acquisite nel corso di Analisi Matematica fra cui derivate ed integrali.
Modalità didattica
Lezioni frontali (6 CFU / 48 ore)
Esercitazioni (2 CFU / 20 ore)
Materiale didattico
Il testo principale consigliato e’
D. Halliday, R. Resnick. Fondamenti di Fisica (vol. 1 e 2), Casa Editrice Ambrosiana.
Altri testi rilevanti sono:
- R. Serway, J. Jewett. Principi di Fisica, Edises.
- P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci. Elementi di Fisica, Edises.
- J. Walker, Fondamenti di Fisica, Pearson.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo anno, primo semestre.
Modalità di verifica del profitto e valutazione
L'esame consisterà in una prova scritta ed una prova orale facoltativa. La prova scritta includerà alcuni esercizi da svolgere ed alcune domande di carattere teorico sugli argomenti trattati durante il corso. Non sono previste prove in itinere.
Sono previsti 5 appelli: Gennaio, Febbraio, Giugno, Luglio e Settembre.
Le prove scritte superate con almeno 18/30 di valutazione sono ritenute valide ai fini del conseguimento del corso. Gli studenti possono, se lo desiderano, effettuare anche una prova orale. Questa e' consigliata per studenti che hanno conseguito almeno 25/30 di valutazione nell'esame scritto. La prova orale e’ facoltativa e conferisce un punteggio tra -5 a +5 punti, che verranno sommati al voto della prova scritta. La valutazione 30 e lode e’ raggiungibile solo con la prova orale (il massimo voto accessibile con la sola prova scritta e’ 30/30). Se ritenuto necessario ai fini della valutazione, lo svolgimento delle prova orale puo’ anche essere richiesto dal docente.
Orario di ricevimento
Sempre, previo appuntamento per email.
Sustainable Development Goals
Aims
Physics is the science that deals with describing nature with mathematics. The course provides an introduction to the main topics of classical physics, with particular attention to the application of the scientific method, the interpretation of natural phenomena, and the necessary mathematical formalism.
Contents
- Mechanics.
- Gravitation.
- Fluid dynamics.
- Waves.
- Thermodynamics.
- Electromagnetism.
Detailed program
• Part 1: Mechanics. Coordinate systems and vectors. The cinematics of the point in one and more dimensions. Uniform rectilinear motion, uniformly accelerated, parabolic, harmonic. Newton's laws. Kinetic energy, potential energy, conservation principle. Center of mass. Rigid body. Linear moment. Rotation and rolling motions. Angular momentum, moment of inertia, torque. Relative motions.
• Part 2: Gravitation. Kepler's laws. Law of universal gravitation. Gravitational field. Gauss's law. Escape speed. Effective potential.
• Part 3: Fluid Dynamics. Fluids, density and pressure. Stevino's law. Pascal's principle. Force of Archimedes. Continuity equation. Bernoulli equation.
• Part 4: Waves. Harmonic oscillator. Simple pendulum. Damped oscillator. Resonance. Waves. Plane wave. Period, wavelength, velocity. Reflection and interference. Stationary waves. Sound waves. Beats. Doppler effect.
• Part 5: Thermodynamics. Temperature and heat. Specific heat, latent heat. Internal energy. First law of thermodynamics. Thermodynamic transformations. Heat transmission (conduction, convection, radiation). Ideal gas law. Kinetic theory of gases. Irreversibility, entropy. Second law of thermodynamics. Thermal machines. Carnot cycle. Absolute zero.
• Part 6: Electromagnetism. Electric charge. Coulomb's law. Electric field. Gauss's law. Potential. Conductors. Capacitors. Electric current. Ohm's law. First and second Kirchhoff’s law for the ciruits. RC circuit. Magnetic field. Lorentz force. Biot-Savart law. Ampere's law. Electromagnetic induction. Faraday-Lenz law. RL circuit. LC oscillation. RLC damped oscillation. Hints of magnetism in materials. Ampere-Maxwell's law. Displacement currents. Maxwell's equations. Electromagnetic waves. The speed of light.
Prerequisites
Matematics notions as from the course of Mathematical Analysis, including derivatives and integrals.
Teaching form
Frontal lectures (6 CFU / 48 hours)
Exercises (2 CFU / 20 hours)
Textbook and teaching resource
The main recommended text is
D. Halliday, R. Resnick. Fundamentals of Physics (vol. 1 and 2), Ambrosiana Publishing House.
Other relevant texts are:
- R. Serway, J. Jewett. Principi di Fisica, Edises.
- P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci. Elementi di Fisica, Edises.
- J. Walker, Fondamenti di Fisica, Pearson.
Semester
Second year, first semester.
Assessment method
The exam will consist of a written test and an optional oral exam. The written test will include some exercises to be carried out and some theoretical questions on the topics covered by the course. There will not be partial exams during the semester.
There are 5 exam sessions: January, February, June, July and September.
The written tests passed with at least 18/30 evaluation are considered valid for the purposes of the course. If they wish, students can also take an oral exam. This is recommended for students who have obtained at least 25/30 marks in the written exam. The oral exam is optional and gives a score between -5 to +5 points, which will be added to the mark of the written test. The 30 cum laude evaluation can only be achieved with the oral exam (the highest grade accessible with the written test alone is 30/30). If deemed necessary for the purposes of the assessment, the conduct of the oral exam can also be requested by the teacher.
Office hours
Always, after fixing an appointment by email
