Metodi di Osservazione e Misura - Programma del corso

Finalità del corso

Obiettivi formativi
Conoscenza dei metodi di osservazione, misura e analisi di fenomeni fisici. Conoscenza di elementi di fisica generale. Applicazione alla analisi e alla risoluzione di semplici problemi.

Obiettivi professionalizzanti
Consolidamento di una mentalità logico-scientifica nello studio e nella risoluzione di problemi di carattere generale.

Prerequisiti

Il formalismo utilizzato è semplificato: per seguire gli argomenti trattati è sufficiente una discreta padronanza della matematica della scuola superiore e una conoscenza, almeno a livello elementare, dei principali strumenti della trigonometria e dell’analisi matematica.

Programma del corso

Fondamenti
La fisica ed il metodo sperimentale. Osservazione e misura. Grandezze fisiche. Unità di misura. Errori di misura e loro trattazione. Sistemi di riferimento. Vettori e scalari. Operazioni con i vettori.

Meccanica del punto materiale
Studio del moto unidimensionale e tridimensionale: posizione, spostamento, velocità, accelerazione. Moto rettilineo, moto di proiettili, moto circolare. Forza, massa, le leggi di Newton e il loro significato. Forza peso, reazione vincolare, tensione di fili, forza elastica, attrito. Forza centripeta. Lavoro: definizione ed esempi di calcolo. Energia cinetica. Potenza. Forze conservative e non conservative, energia potenziale, energia meccanica, lavoro della forza d'attrito, conservazione dell'energia. Piani inclinati, carrucole, molle, pendolo semplice. Problemi ed esercizi su esempi concreti o di interesse informatico.

Meccanica dei sistemi di punti materiali e dei corpi rigidi
Centro di massa. Forze interne ed esterne. Leggi della dinamica dei sistemi di punti materiali. Quantità di moto e sua conservazione nei sistemi di punti materiali. Corpi rigidi. Moto rototraslatorio e sua descrizione. Momento di una forza. Momento d'inerzia e teorema di Steiner. Leggi della dinamica dei corpi rigidi. Energia cinetica rotazionale. Momento angolare e sua conservazione. Rotolamento. Cenni sulla statica dei corpi rigidi. Problemi ed esercizi su corpi in moto traslatorio, rotatorio, rototraslatorio, in condizioni statiche, e applicazioni di interesse informatico.

Termologia
Temperatura. Osservazione e misura della temperatura. Calore. Equivalenza tra calore e lavoro. Principi della termodinamica.

Elettrologia
Forza di Coulomb. Campo elettrico. Legge di Gauss. Potenziale elettrico. Energia potenziale elettrostatica. Capacità elettrica. Condensatori in serie e in parallelo. Corrente elettrica. Legge di Ohm. Resistenza elettrica. Cenni sui semiconduttori. Generatori di corrente. Circuiti elettrici. Leggi di Kirchhoff. Carica e scarica di un condensatore. Circuiti RC. Elementi circuitali. Osservazione e misura di grandezze elettriche. Problemi sul moto di particelle in campi elettrici e sulla risoluzione di circuiti.

Magnetismo
Campo magnetico. Forza magnetica su una carica elettrica e su una corrente. Legge di Biot-Savart. Campo magnetico di un filo rettilineo. Legge di Ampère. Solenoidi. Induzione magnetica. Legge di Faraday. Induttanza. Proprietà magnetiche della materia. Problemi ed esercizi: forza su particelle e su correnti in campi magnetici, campi magnetici generati da correnti, induzione magnetica, con applicazioni di interesse informatico.

Onde
Oscillazioni elettromagnetiche. Generazione e ricezione di onde radio. Frequenza e lunghezza d'onda. Spettro delle onde elettromagnetiche.

Testo adottato

Halliday, Resnick, Walker: "Fondamenti di Fisica" (Vol. I: Meccanica, Termologia; Vol. II: Elettrologia, Magnetismo, Ottica) - Editrice Ambrosiana, Milano.

Altri testi possono essere utilizzati previa consultazione con il docente.