Corsi di Fisica Generale e Fisica Sperimentale  

                             Ing. Elettrica

 

Fisica Generale , modulo di Fisica 1

1.      La misura in Fisica: grandezze fisiche, campioni ed unità di  misura. Precisione e cifre significative. Analisi dimensionale.

2.      Cinematica del punto materiale: introduzione. Moto unidimensionale o rettilineo: equazione oraria, velocità e accelerazione media e istantanea. Esempi di Moto unidimensionale: Moto verticale di un corpo, moto armonico semplice e smorzato. Velocità e accelerazione in funzione della posizione. Moto relativo unidimensionale. Moto nel piano: concetto di traiettoria, ascissa curvilinea, centro e raggio di curvatura. Vettori posizione, velocità e accelerazione. Componenti cartesiane, polari, tangenziali e normali alla traiettoria della velocità e dell’accelerazione. Moto in 3 dimensioni o nello spazio. Esempi di moto piano: velocità e accelerazione angolare. Moto circolare e relazioni vettoriali tra r, v, a, w, a.  Moto dei gravi.

3.      Dinamica del punto materiale: interazioni fondamentali. Principio di inerzia e introduzione al concetto di forza. Sistemi di riferimento inerziali. Leggi di Newton. Quantità di moto e impulso. Esempi di forze: forza peso, elastica, di attrito statico e dinamico, reazioni vincolari, tensioni. Pendolo semplice e conico. Energia cinetica, Lavoro, Potenza. Lavoro e variazione dell’energia cinetica. Forme differenziali esatte. Forze conservative. Energia potenziale e conservazione dell’energia meccanica. Lavoro delle forze non conservative e principio di conservazione dell’energia. Analisi dei diagrammi di energia potenziale. Momento della quantità di moto. Momento di forza. Teorema del momento angolare.

4.      Moti relativi: sistemi di riferimento in moto relativo traslatorio, rotatorio, roto-traslatorio. Teorema delle velocità relative. Sistemi di riferimento non inerziali. Forze apparenti. Principio di relatività Galileiana.

5.      Dinamica dei sistemi di punti materiali: forze esterne ed interne. Centro di massa. I e II equazione cardinale del moto. Conservazione della quantità di moto e del momento angolare. Condizioni di equilibrio. Proprietà del centro di massa. Sistema CM. Teoremi di König. Lavoro ed energia cinetica. Energia potenziale. Riduzione di sistemi di forze applicate.  Baricentro.

6.      Dinamica del corpo rigido: definizione e proprietà dei corpi rigidi. Densità e posizione del centro di massa. Moto di un corpo rigido. Corpo rigido in rotazione attorno ad un asse fisso: energia cinetica, momento angolare e momento di inerzia. Assi principali di inerzia. Teorema di Huygens-Steiner. Pendolo composto. Asse istantaneo di rotazione. Impulso angolare e momento dell’impulso. Moto di puro rotolamento. Corpo rigido libero. Equazioni cardinali del moto. Teoremi di König. Equilibrio statico del corpo rigido.

7.      Urti: forze impulsive. Urti in sistemi isolati/non isolati. Urti elastici e anelastici. Applicazione ai sistemi di due particelle. Urti centrali. Urti tra punti materiali e corpi rigidi. Urti con corpi rigidi liberi/vincolati.

8.      Oscillazioni: equazione differenziale dell’oscillatore armonico e sue proprietà. Energia dell’oscillatore armonico.

9.      Campi di forze centrali: proprietà e leggi di conservazione. La forza gravitazionale. Massa inerziale e gravitazionale. Legge di gravitazione universale. Campo e potenziale gravitazionale. Moto di un corpo soggetto alla forza gravitazionale. Leggi di Keplero.

10.   Elementi di termodinamica statistica: sistema termodinamico. Variabili microscopiche e macroscopiche. Gas perfetti. Energia cinetica molecolare e temperatura. Energia interna di un gas perfetto. Energia interna e Lavoro. Sistemi statistici: calore e lavoro. Equilibrio statistico. Definizione statistica di temperatura. Distruzione in velocità ed energetica delle molecole di un gas perfetto. Equilibrio termico. Entropia e probabilità.

 

Fisica Generale , modulo di Fisica 2

  1. Forza elettrostatica e campo: carica elettrica. Struttura elettrica della materia. Forza di Coulomb. Campo elettrostatico. Linee di forza del campo Elettrostatico. Moto di una carica in campo elettrostatico. Sistemi di cariche puntiformi. Esperienza di Millikan.
  2. Lavoro elettrico e Potenziale Elettrostatico: lavoro della forza elettrica: definizione di tensione e differenza di potenziale. Potenziale elettrostatico. Energia potenziale elettrostatica. Il campo come gradiente del potenziale. Superfici equipotenziali. Dipolo elettrico e forza su un dipolo elettrico.
  3. Legge di Gauss: flusso del campo elettrostatico. Teorema di Gauss. Applicazioni e conseguenze del Teorema di Gauss.
  4. Conduttori e Dielettrici: corpi conduttori in equilibrio elettrostatico. Conduttore cavo e schermo elettrostatico. Capacità conduttori isolati. Induzione completa fra 2 conduttori: condensatori. Sistemi di condensatori in serie e parallelo. Energia del campo elettrostatico. Dielettrici. Costante dielettrica. Polarizzazione. Equazioni generali dell’elettrostatica in presenza di dielettrici.
  5. Corrente elettrica: conduzione elettrica. Corrente elettrica e corrente elettrica stazionaria. Densità di corrente j. Legge di Ohm e concetto di resistenza elettrica. Potenza elettrica ed effetto Joule. Modello classico della conduzione elettrica. Forze elettromotrici. Sistemi di resistori in serie e parallelo. Corrente di Spostamento. Cenno sulle leggi di Kirchhoff per le reti elettriche.
  6. Campo magnetico e Forza magnetica: interazione magnetica. Campo magnetico. Correlazioni fra elettricità e magnetismo. Forza magnetica su una carica in moto. Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente. Momenti magnetici meccanici sui circuiti piani. Effetto Hall. Moto di una particella carica in un campo magnetico con esempi di calcolo.
  7. Sorgenti del campo magnetico e legge di Ampère: campo magnetico prodotto da una corrente. Calcoli di campi magnetici prodotti da circuiti particolari. Azioni elettrodinamiche tra fili percorsi da corrente. Legge di Ampère.
  8. Magnetismo nella materia: proprietà magnetiche della materia. Permeabilità e suscettività magnetica. Meccanismi di magnetizzazione e correnti amperiane. Teorema di Gauss per il campo magnetico. Equazioni della magnetostatica in presenza di mezzi magnetizzati.
  9. Legge di Faraday e induzione elettromagnetica: origine del campo magnetico e della fem indotta. Applicazioni della legge di Faraday. Autoinduzione. Energia Magnetica. Mutua Induzione. Legge di Ampere-Maxwell. Equazioni di Maxwell.

 

 

Fisica Sperimentale

  1. Oscillazioni ed onde: moto armonico semplice, proprietà dell'equazione differenziale dell'oscillatore armonico, energia dell'oscillatore armonico, somma di moti armonici sullo stesso asse e su assi ortogonali, oscillatore armonico smorzato da una forza di attrito costante, oscillatore armonico smorzato da una forza viscosa, oscillatore armonico forzato, introduzione ai fenomeni ondulatori, onde piane armoniche, onde elastiche in una corda tesa, cenni di onde elastiche in una sbarra solida e nei gas, propagazione dell'energia in una corda tesa, oscillazioni elettriche, circuiti in corrente alternata, resistori in un circuito C.A., induttori in un circuito C.A., condensatori in un circuito C.A., il circuito RLC serie e parallelo, risonanza.
  2. Equazioni di Maxwell: flusso del campo elettrostatico, legge di Gauss, divergenza del campo elettrostatico, legge di Ampere- Maxwell, le equazioni di Maxwell, proprietà integrali del campo elettrostatico, teorema di Gauss in forma differenziale, teorema della divergenza, divergenza in coordinate cartesiane, rotazionale di un campo vettoriale, teorema di Stokes, uso formale degli operatori differenziali, proprietà differenziali del campo elettrostatico, equazione di Poisson e di Laplace per il potenziale elettrostatico, le equazioni di Maxwell in forma differenziale, onde piane, onde armoniche, onde elettromagnetiche piane, deduzione delle onde elettromagnetiche piane dalle equazioni di Maxwell, energia e quantità di moto di un'onda elettromagnetica (vettore di Poynting e pressione di radiazione), polarizzazione dell'onda elettromagnetica, radiazione elettromagnetica da dipolo elettrico oscillante, esperimento di Hertz, velocità della luce, cenni su esperimenti per la misura della velocità della luce.
  3. Riflessione e rifrazione della luce: indice di rifrazione, Principio di Huygens-Fresnel, il principio di Fermat, le leggi della riflessione e rifrazione e loro deduzioni dal principio di Huygens-Fresnel e Fermat.
  4. Interferenza: fenomeni di interferenza: sorgenti luminose coerenti, esperimento di Young, interferenza della luce su lamine sottili, cuneo sottile, anelli di Newton, onde elettromagnetiche stazionarie: esperienza di Hertz, interferenza di N sorgenti elettromagnetiche sincrone.
  5. Diffrazione: fenomeni di diffrazione di Fraunhofer e Fresnel, diffrazione di Fraunhofer ad una fenditura rettilinea, diffrazione di Fraunhofer ad una fenditura circolare e da un disco opaco, il reticolo di diffrazione, spettroscopia col reticolo di diffrazione.

 

Testi consigliati

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D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Fisica 1- Vol I   

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Fisica 2- Vol II