Syllabus del corso
Obiettivi
Il corso fornisce le nozioni di base della fisica generale e sperimentale. Come tali rappresentano il fondamento comune e imprescindibile di tutte le discipline scientifiche.
Contenuti sintetici
Elementi di meccanica:
Cinematica del punto: posizione, spostamento, velocità, accelerazione.
Cinematica unidimensionale, bidimensionale e cinematica di rotazione: moto rettilineo uniforme, moto uniformemente accelerato, moto parabolico, moto circolare, moto armonico.
Dinamica del punto materiale: le leggi del moto di Newton. Forze di attrito statico, dinamico e viscoso. Lavoro, energia cinetica e potenza. Forze e sistemi conservativi. Energia potenziale e conservazione dell’energia meccanica.
Dinamica dei sistemi e del corpo rigido: forze interne ed esterne. Il moto del centro di massa. Principio di conservazione della quantità di moto. Momento di inerzia rispetto ad un asse. Momento di una forza. Momento angolare e principio di conservazione del momento angolare. Corpo rigido in rotazione attorno ad un asse fisso. Moto di rotolamento. Equilibrio di un corpo rigido.
La legge di gravitazione universale. Moti orbitali. Energia potenziale gravitazionale.
Fluidi: pressione idrostatica, principio di Archimede, flusso e continuità.
Moto oscillatorio: moto armonico semplice, l’oscillatore libero smorzato, oscillazioni forzate e risonanza.
Onde meccaniche: Classificazione delle onde. Propagazione delle onde. Energia trasportata da un’onda. Principio di sovrapposizione. Onde stazionarie.
Elementi di elettromagnetismo :
La legge di Coulomb. Il campo elettrico. Il potenziale elettrostatico. Il dipolo elettrico. Conduttori ed isolanti.
Capacità e condensatori. Densità di energia immagazzinata in un campo elettrico. La corrente elettrica nei conduttori metallici. La legge di Ohm. L'effetto Joule. La potenza elettrica.
La forza di Lorentz e la definizione del campo di induzione magnetica. Dipoli magnetici e cenni sulle proprietà dei materiali magnetici.
La legge dell'induzione elettromagnetica. Densità di energia immagazzinata in un campo magnetico.
Onde elettromagnetiche e elementi di ottica geometrica.
Programma esteso
Lezione (Frontale)
Descrizione attività:
Introduzione al corso e modalità di esame. La piattaforma McGraw-Hill e “Il Mio Esperimento”.
Introduzione al calcolo vettoriale.
Lezione (Frontale)
Descrizione attività:
Calcolo vettoriale: somma, sottrazione, prodotto scalare e prodotto vettoriale.
Esercitazione (Frontale)
Lezione (Frontale)
Descrizione attività:
Cinematica unidimensionale. Posizione, spostamento, velocità media e istantanea, accelerazione
media e istantanea.
Esercitazione (Frontale)
Lezione (Frontale)
Descrizione attività:
Moto uniformemente accelerato. Caduta dei gravi. Cinematica in 3 dimensioni: posizione, spostamento,
velocità media e istantanea.
Esercitazione (Frontale)
Lezione (Frontale)
Descrizione attività:
Moto circolare uniforme. Accelerazione centripeta. Coordinate polari. Grandezze cinematiche angolari.
Moto armonico. Relazione tra posizione, velocità e accelerazione in un moto armonico.
Esercitazione (Frontale)
Lezione 1 (ONLINE)
Descrizione attività:
Moto con accelerazione costante. Proiettile. Moto parabolico.
Lezione (Frontale)
Descrizione attività:
Dinamica del punto. Massa e Forza. Principio di inerzia.
Esercitazione (Frontale)
Lezione (Frontale)
Descrizione attività:
Secondo e terzo principio di Newton. Forza centripeta e forza peso. Moto di un punto su un piano inclinato. Sforzo e pressione.
Lezione 2 (ONLINE)
Descrizione attività:
Forze elastiche e Legge di Hook. Legge di Hook per corpi deformabili. Modulo di Young. Forze di
attrito. Attrito statico e dinamico. Angolo critico.
Esercitazione (ONLINE-1) - Calcolo vettoriale e Cinematica unidimensionale
Esercitazione (Frontale)
Lezione (Frontale)
Descrizione attività:
Lavoro ed Energia. Definizione di lavoro in 1D. Definizione di lavoro in 2D e 3D: prodotto scalare e
integrale di linea. Lavoro compiuto dalla forza peso. Lavoro compiuto dalle forze elastiche.
Esercitazione (Frontale)
Lezione (Frontale)
Descrizione attività:
Forze conservative e forze non conservative. Energia potenziale. Energia potenziale gravitazionale e
energia potenziale elastica.
Esercitazione (Frontale)
Lezione (Frontale)
Descrizione attività:
Energia meccanica durante la caduta di un grave. Energia meccanica delle oscillazioni di un sistema
blocco-molla. Relazione tra forza conservativa ed energia potenziale. Operatore gradiente. Superfici
equipotenziali.
Lezione 3 (ONLINE)
Descrizione attività:
Teorema lavoro-energia. Potenza media e istantanea.
Esercitazione (ONLINE-2) - Cinematica nel piano e Dinamica del punto(3 leggi di Newton)
Esercitazione (Frontale)
Lezione (Frontale)
Descrizione attività:
Dinamica del moto traslatorio. Centro di massa di un sistema. Moto del centro di massa. Momento
lineare. Legge di conservazione della quantità di moto.
Esercitazione (Frontale)
Lezione (Frontale)
Descrizione attività:
Prinicipio di conservazione dell'energia. Gravitazione. Legge di gravitazione universale. Accelerazione
di gravità.
Lezione 4 (ONLINE)
Descrizione attività:
Campo gravitazionale. Energia potenziale gravitazionale. Energia meccanica di orbite circolari.
Velocità di fuga.
Esercitazione (Frontale)
Lezione (Frontale)
Descrizione attività:
Dinamica rotazionale. Gradi di libertà e Rototraslazioni. Energia cinetica rotazionale. Momento di
inerzia. Rotolamento.
Lezione (Frontale)
Descrizione attività:
Dinamica del moto rotatorio. Momento angolare di una particella e momento angolare totale.
Equazioni cardinali della meccanica. Legge di conservazione del momento angolare. Dinamica del
moto armonico.
Lezione 5 (ONLINE)
Descrizione attività:
Equilibrio statico del corpo rigido. Centro di massa di un corpo rigido. Equilibrio traslatorio ed equilibrio
rotazionale. Momento di una forza. Centro di gravità.
Esercitazione (ONLINE-3) - Teorema lavoro-energia e Conservazione dell’energia
Esercitazione (Frontale)
Lezione (Frontale)
Descrizione attività:
Frequenza naturale di oscillazione. Onde. Onda impulsiva e onda periodica. Onde progressive e
regressive, longitudinali e trasversali. Funzione d'onda armonica piana. Equazione d'onda.
Esercitazione (Frontale)
Lezione 6 (ONLINE)
Descrizione attività:
Onde meccaniche. Propagazione di onde p ed s in un mezzo continuo. Modulo di Young e modulo di
rigidità. Velocità di onde p ed s. Intensità di un'onda. Attenuazione dell'intensità di onde sferiche.
Lezione (Frontale)
Descrizione attività:
Fluidi. Pressione idrostatica. Principio di Pascal. Spinta di Archimede.
Esercitazione (Frontale)
Lezione (Frontale)
Linee di flusso. Continuità. Legge di Bernoulli. Carico e perdite di carico. Viscosità.
Lezione 7 (ONLINE)
Descrizione attività:
Elettrostatica. Forza di Coulomb. Campo elettrico. Campo elettrico generato da una carica puntiforme
e un insieme di cariche puntiformi. Linee di campo. Lavoro compiuto dalla forza elettrostatica.
Lezione 8 (ONLINE)
Descrizione attività:
Potenziale elettrostatico. Potenziale generato da una o più cariche puntiformi. Potenziale di un dipolo.
relazione tra campo elettrostatico e potenziale. Gradiente del potenziale. Superfici equipotenziali.
Esercitazione (Frontale)
Lezione (Frontale)
Descrizione attività:
Isolanti e conduttori metallici. Proprietà elettrostatiche dei conduttori metallici. Capacità. Condensatori. Energia accumulata in un condensatore.
Esercitazione (Frontale)
Esercitazione (ONLINE-4) - Gravitazione, Statica e Dinamica dei sistemi
Lezione (Frontale)
Descrizione attività:
Intensità di corrente. Velocità di deriva. Densità di corrente. Resistenza e legge di Ohm.
Lezione (Frontale)
Descrizione attività:
Resistività. Resistenze in serie e in parallelo. Generatori di tensione. Resistenza interna di un
generatore. Forza elettromotrice. Potenza elettrica.
Esercitazione (Frontale)
Lezione 9 (ONLINE)
Descrizione attività:
Campo di induzione magnetica. Forza di Lorentz. Forza a gente su un conduttore percorso da
corrente. Campo magnetico generato da un filo rettilineo percorso da corrente. Campo di un
solenoide. Flusso di induzione magnetica.
Lezione (Frontale)
Descrizione attività:
Induzione elettromagnetica. Legge di induzione di Faraday. Legge di Lenz. Tensione indotta ai capi di
una barra metallica in moto in un campo magnetostatico. Autoinduzione. Induttanza di un solenoide.
Energia immagazzinata in un solenoide.
Esercitazione (Frontale)
Lezione (Frontale)
Descrizione attività:
Onde elettromagnetiche. Indice di rifrazione. Vettore di
Poynting. Spettro elettromagnetico.
Lezione 10 (ONLINE) – Esperimento online
Esercitazione (ONLINE-5) - Meccanica dei fluidi
Esercitazione (ONLINE-6) - Elettrostatica e Circuiti in corrente continua
Prerequisiti
Elementi di analisi matematica
Modalità didattica
L’attività preponderante consiste in lezioni frontali, in quanto, come corso fondamentale del I anno, l’obiettivo principale consiste nel trasmettere la capacità di esprimersi con linguaggio scientifico. Le ore erogate frontalmente si svolgono tramite proiezione di diapositive facenti parte del materiale didattico, tramite scrittura alla lavagna, e tramite l'esecuzione di alcune misurazioni e analisi dei dati acquisiti. Le ore di lezione online sono equamente suddivise in esercitazioni con piattaforme dedicate e lezioni articolate in modo interattivo.
L’attività frontale in presenza del docente ed online verte sulla comprensione delle nozioni comprese nei due macroargomenti: meccanica ed elettromagnetismo. L’attività di esercitazione online prevede la risoluzione con valutazione di quesiti a risposta multipla estratti da Test Bank dedicate e coerenti con gli argomenti delle lezioni nonché l'esecuzione di alcuni esperimenti di fisica che prevedono l'acquisizione di alcune misurazioni.
Ore Totali
112: 64 frontali + 48 esercitazioni
Ore In presenza (frontali)
80: 44 frontali + 36 esercitazioni
Ore Online
32: 20 lezioni + 12 esercitazioni
Materiale didattico
Libri di testo:
Gianni Vannini
Gettys Fisica 1 – Meccanica · Termodinamica
McGraw-Hill, IV - V Edizione.
Giovanni Cantatore; Lorenzo Vitale
Gettys Fisica 2 – Elettromagnetismo · Onde (· Ottica)
McGraw-Hill, IV - V Edizione.
G. Bussetti, M. Campione, A. Pietropaolo
Sperimentare la Fisica
UTET Università
Materiale didattico presente inpiattaforma:
- diapositive delle lezioni
- registrazioni audio/video
- esercitazioni
- glossario
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Dal 01 - 03 - 2024 al 15 - 06- 2024
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Valutazioni intermedie:
Nel corso del semestre verranno svolte 6 prove online con valutazione:
- 3 esercitazioni online tramite una apposita piattaforma temporizzata costituite ognuna da circa 10 esercizi con risposta multipla che prevedono una valutazione in trentesimi proporzionata alla frazione di risposte esatte;
- 3 esperimenti di misurazione da svolgere a casa descritti da un apposito manuale. I risultati delle misurazioni andranno inviati tramite la piattaforma elearning e saranno soggetti ad approvazione/non approvazione da parte del docente.
Inoltre, entro il primo mese dall'inizio del corso, ogni studente dovrà formulare una proposta di misurazione da svolgere entro la data scelta dell'appello di esame. In questa proposta lo studente dovrà indicare quale strumento vuole utilizzare per eseguire la misurazione e quale grandezza fisica intende misurare (ad es.: vorrei utilizzare il termometro per misurare la temperatura dell'acqua all'interno di un bicchiere sottoposto a trattamenti con forno a microonde per tempi diversi). Lo studente sarà tenuto ad illustrare i risultati della misurazione in occasione della prova finale.
La valutazione in trentesimi delle esercitazioni avrà un peso indicativo del 25% sulla formulazione della valutazione finale.
Valutazione finale:
La valutazione finale verrà formulata sulla base della valutazione dell’appello di esame ufficiale, il quale prevede una prova orale sugli argomenti del corso. A termine della prova orale la commissione esprime un voto in trentesimi tenendo conto del risultato delle valutazioni intermedie.
L'esame orale si svolge nel rispetto delle seguenti fasi:
- una domanda sulle nozioni di base di trigonometria e una domanda sulle operazioni con i vettori (lo studente risponde scrivendo alla lavagna)
- illustrazione dei risulati della misurazione proposta (lo studente può mostrare fogli stampati oppure file sullo schermo del proprio PC o smartphone)
- 2-3 domande sui macroargomenti di teoria di meccanica ed elettromagnetismo (lo studente risponde scrivendo alla lavagna)
Una risposta errata o la mancata risposta alla domanda 1) comporta la non approvazione della prova di esame.
A valle dell'illustrazione di cui al punto 2), la commissione esprime un giudizio in trentesimi in merito alla qualità dei risultati mostrati (tabelle e grafici prodotti) e alla appropriatezza del linguaggio adottato nella descrizione delle operazioni svolte. Questa valutazione avrà un peso pari al 25% sul giudizio finale.
Le risposte fornite nel punto 3) verranno valutate in trentesimi tenendo conto della appropriatezza del linguaggio del candidato, della capacità di collegare diversi argomenti del corso, e del livello di conoscenza delle definizione di base. Questa valutazione avrà un penso del 50% sul giudizio finale.
Orario di ricevimento
15:00-17:00 Lu-Ve
Staff
-
Marcello Campione
-
Daniele Piazza