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Fisica - a.a. 2012/13

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Anno accademico 2012/2013

Codice dell'attività didattica
INT0738
Docente
Prof. Marco Billo' (Titolare del corso)
Corso di studi
Laurea Triennale Interfacoltà in Matematica per la Finanza e l'Assicurazione
Anno
1° anno
Periodo didattico
Secondo semestre
Tipologia
D.M. 270 - TAF A
Crediti/Valenza
9
SSD dell'attività didattica
FIS/02 - fisica teorica, modelli e metodi matematici
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto e Orale
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

Le finalità del corso sono: comprensione della metodologia di modellizzazione matematica dei fenomeni utilizzata in Fisica; conoscenza di concetti base di Meccanica e della Termodinamica, con cenni di Fisica dei Fluidi e delle Onde, di elettrostatica e di correnti elettriche.

 

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Risultati dell'apprendimento attesi

Capacita' di applicare strategie di modellizazione matematica e di risoluzione dei problemi in semplici situazioni fisiche ma anche in altri ambiti.

 

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Attività di supporto

Sara' svolta, dal dott Regis, un'attivita' di tutoraggio in aula. Gli incontri di tutoraggio sisvolgeranno il Giovedi' mattina (come riportato nell'orario generale) a partire dal 21/03

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Programma

Il programma viene qui raggruppato per temi, e quindi i singoli punti trattati non appaiono nell'ordine con cui sono vengono presentati a lezione. Quest'ultimo si puo' facilmente desumere dai contenuti di ogni lezione, riportati sulla pagina Moodle. I riferimenti in calce ad ogni paragrafo sono al libro di testo Jewett and Serway

* Concetti fondamentali, strumenti
Grandezze Fisiche. Sistemi di unita'  di misura. Dimensionalita'  delle grandezze.  Analisi dimensionale. Misure: accuratezza e precisione. Stima dell'errore massimo. Errore relativo.
Cifre significative. Propagazione dell'errore. Misure ripetute e statistica descrittiva. Istogramma delle frequenze (con esempio). Media. Dispersione dei dati. Curva normale degli errori. Concetto di distribuzione di probabilita'  e valori medi. La media e la varianza teorica. La varianza della media. L'errore. Sistemi di coordinate, in particolare cartesiane e polari nel piano e nello spazio. Formule di passaggio tra sistemi in roto-traslazione relativa nel piano. Vettori dello spazio tridimensionale e loro proprieta'. Somma vettoriale, prodotto per uno scalare. Prodotto scalare tra vettori e sue proprieta'. Proiezioni di vettori. Indipendenza lineare. Basi. Base ON per vettori tridimensionali.
(Cap 1 del libro, ampliato in alcuni punti (vedi note del corso)).

* Cinematica del punto
Legge oraria. Spostamento e distanza percorsa. Velocita'  media. Velocita'  scalare
media. Moto rettilineo uniforme. Velocita'  istantanea e sua relazione con la
legge oraria. Accelerazione media e istantanea. Moto uniformemente accelerato.
Relazioni tra posizione, velocita' e accelerazione come equazioni differenziali.
Moto del proiettile. Moto circolare uniforme. Versori tangenti e normale per un
moto piano. Sistemi di riferimento in moto relativo. Sistemi di riferimento in
moto relativo uniforme.
(Cap 2 (escluso 2.8) e 3 (escluso 3.7) del libro.)

*Dinamica del punto materiale
Concetto di forza. Definizione operativa delle forze. Le forze sono grandezze vettoriali. Prima legge del moto. Seconda legge del moto. Il moto armonico. Terza legge del moto. Il piano inclinato liscio. Forze di attrito e di resistenza: attrito statico e dinamico, forze di resistenza proporzionali alla velocita'  e alla velocita'  al quadrato.
(Cap 4 (escluso 4.8) e cap 5 (escluso 5.6) del libro.)

*Lavoro e Energia

Definizione di sistema ed ambiente.  Definizione di lavoro per una forza costante
e uno spostamento rettilineo. Definizione generale di lavoro di una forza applicata
a sistemi equivalenti a punti materiali in moto su traiettoria non rettilinea.
Potenza. Teorema delle forze vive ed Energia cinetica. Forze conservative.
Energia potenziale. Esempio di un campo di forza non conservativo. Conservazione
dell'energia meccanica in un sistema soggetto solo a forze conservative.
Considerazioni ed esempi tramite l'energia potenziale gravitazionale ed elettrostatica
(vedi sezioni ``Gravitazione'' ed ``Elettricita''').
Energia potenziale elastica. Considerazioni energetiche nell'oscillatore armonico.
Energia come "costante del moto". Energia potenziale ed equilibrio del sistema.
Equilibrio stabile e instabile. Piccole oscillazioni intorno ad un punto di equilibrio
stabile. Piccole oscillazioni di un pendolo semplice. Effetto delle forze di attrito
dinamico. Equazione di continuita' per l'energia e suoi casi particolari.
(Cap 6 (escluso 6.9), cap 7 (escluso 7.5 e 7.8, con qualche approfondimento) del libro.)

*Sistemi di punti materiali, urti, sistemi continui
Quantita' di moto di un sistema di punti materiali. Quantita' di moto e impulso.
Forze impulsive e approssimazione d'impulso. Processi d'urto. Urti elastici,
anelastici e perfettamente anelastici. Alcuni casi in una e due dimensioni. Baricentro
di una distribuzione discreta o continua di massa. Esempi. Il moto del baricentro.
(Cap 8 (escluso 8.7) del libro.)

*Statica e dinamica dei fluidi
Considerazioni iniziali. Definizione di fluido ideale.
Pressione. Legge di Stevino. Pressione in un gas pesante. Principio di Archimede.
Flusso stazionario. Definizione di corrente. Equazione di continuita' per i fluidi. Teorema di Bernoulli. Esempi.
(Cap 15 (escluso 15.9) del libro.)

*Termodinamica
Definizione operativa della temperatura. Scala assoluta delle temperature. Equazione di stato dei gas perfetti (enunciato e significato). Lavoro su sistemi termodinamici. Alcuni esempi. Primo principio della termodinamica. Trasformazioni reversibili e irreversibili. Ciclo di Carnot. Macchine termiche. Rendimento. Formulazione di Kelvin-Planck del secondo principio della termodinamica. Entropia dal punto di vista macroscopico. Interpretazione meccanico-statistica (cenni). Equivalenza dei due punti di vista nella variazione di entropia in una espansione libera. Formulazione entropica del secondo principio.
(Paragrafi 16.1, 16.2, 16.4, 17.1, 17.2, 17.3 (cenno), 17.4,17.5, 17.6, Cap 18 (escluso 18.4 e 18.9) del libro.)

*Gravitazione
Legge di gravitazione universale. Massa gravitazionale e massa inerziale. Campo
gravitazionale di una massa puntiforme e di un sistema di masse. Distribuzioni
continue di massa. Densita' volumica, superficiale e lineare. Campo gravitazionale
di una distribuzione continua di massa. Flusso e legge di Gauss per il campo
gravitazionale. Esempio: il campo di un pianeta di densita' uniforme. Campo vicino
alla superficie del pianeta. Energia potenziale gravitazionale (vicino alla superficie
terrestre). Potenziale gravitazionale in generale. Potenziale gravitazionale per
una massa nel campo di un pianeta. Energia potenziale gravitazionale. Energia potenziale gravitazionale corrispondente al campo di un pianeta. Espressione vicino alla superficie.
(Par 7.6, 11.1 del libro piu' approfondimenti su campo e potenziale gravitazionale.)

*Elettricita'
Cariche elettriche e loro proprieta'. Forze coulombiane, con esempi. Il
concetto di campo elettrico. Campo elettrico. Calcolo del campo elettrico del dipolo.
Il flusso del campo elettrico. Flusso del campo coulombiano attraverso superfici chiuse.
La legge di Gauss. Distribuzioni continue di carica. Densita' (volumica, superficiale,
lineare) di carica. Campo prodotto da una distribuzione continua. Campo elettrico
prodotto da una sbarretta uniformemente carica. Applicazione della legge di Gauss per
calcolare il campo di distribuzioni simmetriche di carica: guscio sferico, lastra
piana infinita. Cariche nei materiali. Isolanti e conduttori. Interazioni elettriche
e forze intermolecolari. Spiegazione microscopica generale della legge di Hooke
(risposta lineare vicino ad un punto di equilibrio). Energia potenziale e potenziale
elettrico. Potenziale elettrico di un campo uniforme. Superfici equipotenziali.
Conduttori in equilibrio  elettrostatico e loro proprieta'. Condensatori. Capacita' 
di un condensatore. Il condensatore piano. Condensatori in serie e parallelo. Energia immagazzinata in un condensatore carico. Corrente elettrica. Resistenza e legge di Ohm. Resistori in serie e parallelo. Leggi di Kirchoff. Circuiti RC.
(Cap 19 (escluso 19.12), Cap 20 (escluso 20.10 e 20.11), Paragrafi 21.1, 21.2,
21.7, 21.8, 21.9 del libro.)

The references given below are to the book by Jewett and Serway

*Main ideas and instruments

Chapter 1, plus some extra notes avaliabe here and in the Moodle website.

*Kinematics of a point-like object

Chapters 2 (excluding 2.8)  and 3 (excluding 3.7).

*Dynamics of a point-like object

Chapters 4 (excluding 4.8) and 5 (excluding 5.6)
 
*Work and Energy
Chapters 6 (excluding 6.9),  7 (excluding 7.5 and 7.8)
 
*Systems of point particles, collision processes, continuous systems
Chapter 8 (excluding 8.7)
 
*Fluid statics and dynamics
Chapter 15 (excluding 15.9)
 
*Thermodynamics
Paragraphs 16.1, 16.2, 16.4, 17.1, 17.2, 17.3, 17.4,17.5, 17.6; Chapter 18 (excluding 18.4 and 18.9)
 
*Gravitation
Paragraphs 7.6 and 11.1, plus extra material in the notes
 
*Electricity
Chapters 19 (excluding 19.12), 20 (excluding 20.10 and 20.11); paragraphs 21.1, 21.2,
21.7, 21.8, 21.9.

 

 

 

 

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Testi consigliati e bibliografia

J. W. Jewett, R. A. Serway, "Principi di Fisica", Volume I, EdiSES, ISBN:978-88-7959-419-6;

P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, `Fisica’, Volume I, EdiSES, ISBN: 8879591371;

E. Ragozzino, `Principi di Fisica’, EdiSES, ISBN: 8879593781

 

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Note

FISICA, INT0738 (DM270), 9 CFU: 9 CFU, FIS/02, TAF A (Base), Ambito formazione fisica .

 Modalità di verifica/esame : scritto obbligatorio, orale facoltativo (obbligatorio sotto un voto minimo di scritto)

 


 
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Ultimo aggiornamento: 15/12/2014 14:43

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