Course Syllabus
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.
Inoltre, il corso addestra gli studenti ad applicare alla soluzione di problemi reali le nozioni
teoriche acquisite. In particolare insegna il processo di astrazione necessario per la modellizzazione del sistema studiato e il relativo passaggio alle relazioni matematiche.
Al termine del corso lo studente conosce le leggi fondamentali che governano la meccanica classica e l’elettromagnetismo classico nonché il loro significato ed ambito di applicazione (Conoscenze e capacità di comprensione). Inoltre lo studente è in grado di applicare le conoscenze acquisite nella modellizzazione, analisi e soluzione di problemi pratici di meccanica e elettromagnetismo classico (Conoscenza e capacità di comprensione applicate) ed è in grado di identificare il metodo più adatto per
affrontare le diverse tipologie di problemi (Autonomia di giudizio). Durante il corso lo studente acquisisce anche un adeguato linguaggio scientifico che gli consente di comunicare in modo rigoroso e appropriato i concetti appresi (Abilità comunicative). Infine, al termine del corso lo studente riconosce l’importanza di una descrizione quantitativa e rigorosa delle grandezze fisiche e della descrizione formale delle loro relazioni acquisendo in tal modo un approccio scientifico fondamentale per affrontare lo studio di tutte le discipline scientifiche (Capacità di apprendere).
Contenuti sintetici
• Cinematica e Dinamica traslazionale e rotazionale (1-4; 8-9).
• Energia di un sistema (5-7)
• Gravitazione universale (10)
• Meccanica dei Fluidi (11)
• Campo Elettrico (12-15)
• Campo magnetico (16-17)
• Induzione elettromagnetica (18)
• Equazioni di Maxwell (19)
Programma esteso
- Fisica e misura. Vettori
- Cinematica. Moto in una dimensione e due dimensioni
- Moti periodici
- Dinamica. Applicazioni delle leggi di Newton
- Energia di un sistema
- Conservazione dell’energia
- Quantità di moto e urti
- Rotazione di un corpo rigido attorno ad un asse fisso
- Il momento angolare
- Gravitazione universale
- La meccanica fluidi
- La legge di Coulomb.
- Il campo elettrico. Il potenziale elettrostatico. Il dipolo elettrico. Conduttori ed isolanti
- Capacità e condensatori.
- 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.
- Equazioni di Maxwell
Prerequisiti
Sono necessarie conoscenze di algebra e trigonometria nonché le nozioni acquisite progressivamente durante il corso di Istituzioni di matematica I, tenuto nel primo semestre. In particolare il calcolo differenziale (derivate e integrali).
Modalità didattica
Insegnamento con differenti modalità didattiche:
- 30 lezioni da 2 ore svolte in modalità erogativa in presenza;
- 8 esercitazione da 2 ore svolte in modalità erogativa in presenza
- 4 attività di laboratorio da 1 ora svolta in modalità interattiva in presenza;
Le lezioni frontali, esercitazioni e le attività di laboratorio saranno svolte in italiano.
Materiale didattico
Un testo universitario che tratti la meccanica e l'elettromagnetismo classico può essere adatto a preparare l'esame, ma si consiglia di verificare con la docente; un testo del livello di approfondimento adeguato è: Halliday- Resnick "Fondamenti di Fisica" CEA
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Entrambi i semestri
Modalità di verifica del profitto e valutazione
La valutazione prevede una prova scritta e una orale. E' necessario superare la prova scritta per accedere a quella orale.
Prova scritta, di durata di 2 ore, è costituita da una parte che consiste in test a risposte chiuse con scelta a risposta multipla) e una parte che consiste in esercizi in cui si richiede di rispondere a semplici quesiti che richiedono l’applicazione di specifici principi o teoremi. Occorre raggiungere i valori di soglia per i punteggi delle due parti, cioè 50/60 per i quesiti e 6/10 per gli esercizi, per aver accesso alla prova orale. Esempi di quesiti ed esercizi come quelli della prova scritta vengono presentati e discussi durante le lezioni come ripasso periodico delle varie parti del programma svolto. Obiettivo nella valutazione dell’apprendimento è il controllo estensivo della preparazione sul programma e delle competenze di problem solving disciplinare.
Sono previste due prove in itinere. Il superamento di entrambe le prove in itinere consente l'accesso alla prova orale fino all’appello di febbraio in modo da poter affrontare il primo appello del corso di Onde previsto nel secondo anno.
Prova orale su tutto il programma a controllo intensivo delle capacità di riflessione autonoma su punti critici del programma.
La prova orale non deve essere necessariamente sostenuta nello stesso appello della prova scritta. Una prova scritta superata, infatti, è considerata valida fino all'ultimo appello dell’anno accademico in corso (ovvero entro i successivi mesi di aprile-maggio) anche nel caso in cui una prova orale abbia esito negativo.
Su richiesta dello studente, l'esame potrà essere sostenuto in lingua inglese.
L'esito della prova scritta e il calendario delle prove orali sono pubblicati sulla pagina e-learning dell'insegnamento.
Orario di ricevimento
Qualunque giorno previo appuntamento via e-mail.
Sustainable Development Goals
Aims
The course provides the basic concepts of general and experimental physics. As such, they represent the common and essential foundation of all scientific disciplines. Additionally, the course trains students to apply the theoretical knowledge acquired to solve real-world problems. Specifically, it teaches the abstraction process necessary for modeling the studied system and the corresponding transition to mathematical relationships.
By the end of the course, the student knows the fundamental laws governing classical mechanics and classical electromagnetism, as well as their significance and scope of application (Knowledge and understanding). Furthermore, the student is able to apply the acquired knowledge in the modeling, analysis, and solution of practical problems in mechanics and classical electromagnetism (Applied knowledge and understanding) and is capable of identifying the most suitable method for tackling different types of problems (Independent judgment). During the course, the student also acquires an adequate scientific language that allows them to communicate the learned concepts rigorously and appropriately (Communication skills). Finally, at the end of the course, the student recognizes the importance of a quantitative and rigorous description of physical quantities and the formal description of their relationships, thus acquiring a scientific approach essential for studying all scientific disciplines (Learning skills).
Contents
- Translational and Rotational Kinematics and Dynamics (1-4; 8-9).
- Energy of a System (5-7)
- Universal Gravitation (10)
- Fluid Mechanics (11)
- Electric Field (12-15)
- Magnetic Field (16-17)
- Electromagnetic Induction (18)
- Maxwell's Equations (19)
Detailed program
- Physics and Measurement. Vectors
- Kinematics. Motion in One Dimension and Two Dimensions
- Periodic Motion
- Dynamics. Applications of Newton's Laws
- Energy of a System
- Conservation of Energy
- Momentum and Collisions
- Rotation of a Rigid Body Around a Fixed Axis
- Angular Momentum
- Universal Gravitation
- Fluid Mechanics
- Coulomb's Law
- The Electric Field. Electrostatic Potential. Electric Dipole. Conductors and Insulators
- Capacitance and Capacitors
- Electric Current in Metallic Conductors. Ohm's Law. Joule Effect. Electric Power
- Lorentz Force and the Definition of Magnetic Induction Field
- Magnetic Dipoles and Introduction to the Properties of Magnetic Materials
- The Law of Electromagnetic Induction
- Maxwell's Equations
Prerequisites
Knowledge of algebra and trigonometry is required, as well as the concepts progressively acquired during the course of Mathematical Institutions I, held in the first semester. In particular, differential calculus (derivatives and integrals).
Teaching form
Teaching with different educational methods:
- 30 lectures of 2 hours each delivered in-person;
- 8 exercises of 2 hours each delivered in-person;
- 4 laboratory activities of 1 hour each delivered interactively in-person;
The lectures, exercises, and laboratory activities will be conducted in Italian.
Textbook and teaching resource
A university textbook covering classical mechanics and electromagnetism can be suitable for preparing for the exam, but it is recommended to verify with the instructor; a textbook of an appropriate level of depth is: Halliday-Resnick "Fundamentals of Physics" CEA.
Semester
Both semesters.
Assessment method
The evaluation includes a written and an oral test. It is necessary to pass the written test to access the oral one.
Written test, lasting 2 hours, consists of a part consisting of closed-ended tests with multiple choice choices) and a part consisting of exercises in which you are asked to answer simple questions that require the application of specific principles or theorems. It is necessary to reach the threshold values for the scores of the two parts, i.e. 50/60 for the questions and 6/10 for the exercises, to have access to the oral test. Examples of questions and exercises such as those of the written test are presented and discussed during the lessons as a periodic review of the various parts of the program carried out. The objective in assessing learning is the extensive control of preparation on the program and disciplinary problem solving skills.
two ongoing tests are planned. Passing both ongoing tests allows access to the oral test until the February exam in order to be able to face the first exam of the Waves course scheduled for the second year.
Oral test on the entire program with intensive control of the ability to independently reflect on critical points of the program.
The oral test does not necessarily have to be taken in the same session as the written test. A passed written test, in fact, is considered valid until the last exam of the current academic year (i.e. within the following months of April-May) even if an oral test has a negative outcome.
At the student's request, the exam can be taken in English.
The outcome of the written test and the calendar of the oral tests are published on the course's e-learning page.
Office hours
By appointment writing one e-mail to anna.galli@unimib.it
Sustainable Development Goals
Staff
-
Anna Galli
