FISICA GENERALE

Anno accademico e docente
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English course description
Anno accademico
2017/2018
Docente
ISABELLA GARZIA
Crediti formativi
9
Periodo didattico
Secondo Semestre
SSD
FIS/01

Obiettivi formativi

Nel corso di fisica generale ci si propone di introdurre gli studenti al punto di vista “concreto” della materia.

Dopo una breve introduzione al corso e un sommario dei concetti fondamentali necessari per la comprensione degli argomenti trattati, il corso sarà suddiviso in due moduli principali: il primo modulo incentrato sulla termodinamica ed il secondo modulo su elettromagnetismo.

Principali conoscenze che si acquisiranno:

- Riconoscere che una misura in fisica è affetta da incertezze, quindi anche nel calcolo degli esercizi si deve curare molto l’aspetto della significatività delle cifre.

- Comprendere il significato di energia, e soprattutto la sua conservazione.

- Cogliere le leggi che governano la termodinamica, e comprendere anche in questo argomento la grandezze fisiche, che si conservano.

- Affrontare l’elettromagnetismo, comprendendo l’utilità e la necessità del calcolo vettoriale, con uno sguardo più elastico alla capacità del suo utilizzo in situazioni di simmetria per semplificare i calcoli,
nonché per comprendere il significato dei risultati ottenuti.

- Comprendere le leggi fisiche alla base dell’elettromagnetismo e la struttura matematica che le governa.

Principali abilità che dimostreranno il grado apprendimento:

- Risolvere problemi di termodinamica, soprattutto su un diagramma p-V, comprendendo i principi di conservazione, che governano i modelli matematici, che costruiamo sull’osservazione.

- Risolvere problemi di fisica con strumenti matematici basilari, distinguendo in modo appropriato la semplificazione matematica e la comprensione del problema.

- Imparare a leggere una formula, soprattutto affinando l’analisi dimensionale, comprenderne i contenuti ed i possibili sviluppi.

Prerequisiti

Si richiedono conoscenze su

- Funzioni trigonometriche, analitiche ed analisi di funzioni.

- Calcolo differenziale ed integrale.

- Derivate parziali e sviluppi in polinomi di Taylor.

- Calcolo Vettoriale, sue rappresentazioni: cartesiane, polari cilindriche e sferiche.


Si mirerà all'utilizzo di strumenti matematici, per comprendere il significato di una legge fisica.

Contenuti del corso

Parte introduttiva (2 h)
Introduzione al corso e richiami sui concetti fondamentali necessari per la comprensione degli argomenti trattati nel corso

Si accenneranno le problematiche della definizione di energia potenziale, che connessa al teorema dell’energia cinetica, poterà al principio di conservazione dell’energia meccanica.

Maggior risalto sara' dato al concetto di energia ed il suo principio di conservazione.

Termodinamica (30 ore di lezioni frontali)

Dalla meccanica alla termodinamica dal principio di conservazione dell’energia al primo principio della termodinamica.
Leggi termiche e termometria.
Trasformazioni termodinamiche e leggi.
Ci si soffermerà soprattutto al modello dei gas perfetti o ideali, che permette di introdurre in modo chiaro e teoricamente consistente i concetti delle grandezze, quali energia interna, calore, lavoro, nonché l’entropia.
Si cercherà di elaborate le basi matematiche della termodinamica, funzionali alla comprensione dei concetti di base.

Elettromagnetismo (40 ore di lezioni frontali)
Elettrostatica
La carica elettrica e la forza di Coulomb, argomenti, che richiedono la comprensione e la capacità del calcolo vettoriale.
Campo e potenziale elettrico. Il teorema di Gauss: argomenti che richiedono elasticità nel organizzare i mezzi matematici a situazioni di simmetria, per poter risolvere più facilmente alcune situazioni, e quindi comprenderne anche il significato.
Capacità, condensatori: saranno i sistemi più semplici disponibili, utili anche alla comprensione di argomenti di base, che possono essere estesi a configurazioni più complesse.
Il campo elettrico nei mezzi materiali: cenni.

Conduttori, corrente elettrica e legge di Ohm.

Magnetostatica
Questa parte verrà svolta in modo lineare, basato soprattutto sulla similitudine con i concetti o meglio gli strumenti matematici, richiamati e sviluppati nella parte di elettrostatica.
Induzione magnetica.
Legge di Ampére.
Forza elettromotrice e induzione magnetica.
Correnti continue ed alternate.
Circuiti.
Le equazioni di Maxwell solo introdutte come quadro conclusivo delle leggi affrontate nel corso..

Metodi didattici

Il corso si svolgerà con 72 ore di lezioni frontali in classe, si tratteranno gli argomenti teorici ed alcuni esercizi fondamentali.

Altre attività didattiche, relative allo svolgimento di altri esercizi come supporto per gli studenti, dipenderanno dal numero di ore disponibili nell’ambito dei giorni assegnati per tutto il semestre didattico.

Il corso prevede anche seminari di supporto didattico di 20 ore effettuate da un altro docente.

Si richiederà lo svolgimento di alcuni esercizi a casa, per tali esercizi il docente sarà disponibile al confronto, su richiesta degli studenti ed esclusivamente durante le ore di esercitazione.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento sarà effettuata mediante una Prova scritta finale ed una successiva Prova orale.

Per accedere alla prova orale bisogna superare la prova scritta con un punteggio superiore a 18.

Per la prova orale finale si richiede di presentare gli argomenti, richiesti dai docenti in commissione, in modo lineare e chiaro.
Per andare incontro agli studenti, saranno segnalate alcune domande tipo a lezione.

Il voto finale si baserà principalmente sulla prova orale, tenendo in parte conto anche della prova scritta.

Testi di riferimento

Per la termodinamica saranno consigliati i capitoli relativi:
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci
Elementi di Fisica: Meccanica Termodinamica (Edises, Napoli, 2012)
Per l'elettromagnetismo:
Elementi Fisica: Elettromagnetismo Onde (Edises, Napoli, 2012)
Le lezioni sono state preparate seguendo principalmente questi due testi.

In volume unico:
David Halliday- Robert Resnick, Jearl Walker - FONDAMENTI di FISICA – Casa Editrice Ambrosiana

Tutti i testi consigliati sono disponibili in biblioteca.

Si consiglia vivamente di seguire le lezioni, il quanto il docente fornirà linee guida e semplificazioni nelle lezioni frontali.
Alla fine di ogni modulo verrà fornita una lista degli argomenti tratti che può essere utilizzata per la preparazione dell'esame orale.