L'insegnamento di Fisica Sperimentale A+B ha lo scopo di:

(i) introdurre lo studente allo studio ed all’applicazione del metodo sperimentale, che costituisce un fondamentale strumento di indagine non solo in Fisica, ma in ogni disciplina scientifica;

(ii) insegnare gli elementi fondamentali della Meccanica, dell'Elettrostatica e della Magnetostatica, mostrando l’universalità delle leggi della Fisica e la loro applicazione nell’interpretazione dei fenomeni naturali;

(iii) insegnare allo studente come esprimere in forma quantitativa, trattabile con adeguato formalismo matematico, le evidenze sperimentali di un fenomeno fisico.

Lo studente

• conosce le principali grandezze fisiche impiegate per rappresentare i fenomeni elementari negli ambiti della Meccanica, dell'Elettrostatica e della Magnetostatica, la loro definizione e le rispettive unità di misura nel Sistema Internazionale;

• conosce i principi fisici alla base dei fenomeni menzionati e mostra di aver compreso a fondo le leggi sperimentali che li descrivono ed i limiti di tali descrizioni;

• comprende i legami che sussistono tra le grandezze fisiche che descrivono un fenomeno naturale e sa rappresentarli mediante formalismo matematico.

Lo studente è capace di applicare le conoscenze di base sopra descritte per:

• determinare le grandezze fisiche pertinenti alla descrizione di un fenomeno fisico negli ambiti della Meccanica, dell'Elettrostatica e della Magnetostatica, ponendo attenzione al loro carattere scalare o vettoriale, alle dimensioni fisiche e alle relative unità di misura;

• identificare le leggi fisiche adeguate alla descrizione quantitativa di un fenomeno, ponendo attenzione ai limiti di validità del modello utilizzato;

• determinare l’evoluzione del fenomeno fisico su scala spaziale e/o temporale risolvendo le equazioni che lo governano ed analizzando criticamente i risultati ottenuti in relazione al loro significato fisico.

Meccanica

Cinematica e dinamica del punto: grandezze fisiche e unità di misura in meccanica; sistemi di riferimento; posizione, velocità e accelerazione; leggi della dinamica newtoniana; reazioni vincolari; attrito radente e attrito viscoso; moti relativi e forze apparenti.

Lavoro ed energia: lavoro di una forza, potenza, energia cinetica, energia potenziale, forze conservative e non conservative, conservazione dell’energia meccanica.

Moti oscillatori: oscillatore armonico semplice; forze elastiche; pendolo; cenni a oscillazioni smorzate, oscillazioni forzate con forzante sinusoidale, risonanza.

Elementi di dinamica dei sistemi di punti: moto di sistemi di particelle; centro di massa; quantità di moto e sua conservazione; momento di una forza; momento angolare e sua conservazione, urti elastici e anelastici.

Campo gravitazionale: forze centrali; leggi di Keplero e moto dei pianeti; interazione gravitazionale; energia potenziale gravitazionale; massa inerziale e gravitazionale.

Elettrostatica e magnetostatica

Campo e potenziale elettrostatico: cariche elettriche; legge di Coulomb; campo elettrostatico; potenziale elettrostatico; dipolo elettrico; legge di Gauss.

Conduttori e dielettrici: proprietà dei conduttori in elettrostatica; schermo elettrostatico; capacità e condensatori; energia del campo elettrostatico; fenomenologia dei materiali dielettrici.

Corrente elettrica nei conduttori: conduzione elettrica; cenni al modello classico della conduzione elettrica; legge di Ohm; resistenza; effetto Joule; forza elettromotrice, cenni alle leggi di Kirchhoff.

Campo magnetico e sorgenti del campo magnetico: evidenze sperimentali della forza magnetica; forza di Lorentz e moto delle particelle cariche in un campo magnetico; forza magnetica su conduttori percorsi da corrente; spire e dipoli magnetici; sorgenti del campo magnetico; legge di Ampère; cenni alla fenomenologia dei materiali magnetici.

L’insegnamento fa uso del formalismo matematico sviluppato nell’insegnamento di Analisi Matematica I e Geometria.

La verifica della preparazione avviene mediante esame che potrà essere sostenuto in uno degli appelli stabiliti dal calendario della Scuola.

L'esame consiste in una prova scritta e, su richiesta del docente o dello studente, in una prova orale facoltativa. La prova scritta è selettiva: se non viene superata lo studente non supera l’esame. La prova scritta consiste nella soluzione di quattro quesiti, che possono avere sia carattere numerico sia teorico, volti ad accertare:

• la comprensione dei principi fisici alla base dei fenomeni naturali negli ambiti della Meccanica, dell'Elettrostatica e della Magnetostatica;

• la comprensione delle leggi sperimentali che li descrivono e dei limiti di tali descrizioni;

• la capacità nel determinare le grandezze fisiche pertinenti alla descrizione di un fenomeno fisico negli ambiti menzionati, nel ricavare le relazioni tra di esse e nel porre attenzione all’analisi dimensionale delle relazioni ottenute, alla natura scalare o vettoriale delle grandezze coinvolte e ai limiti di validità del modello utilizzato;

• la capacità nel determinare l’evoluzione del fenomeno su scala spaziale e/o temporale risolvendo le equazioni che lo governano ed analizzando criticamente i risultati ottenuti in relazione al loro significato fisico;

• la capacità di ragionamento critico di fronte ad un problema di carattere fisico e la capacità di organizzarne la soluzione in modo lineare, logico ed efficace.

L’eventuale prova orale inizia dalla discussione della prova scritta e mira all’accertamento del grado di comprensione degli argomenti previsti dal programma completo dell’insegnamento. L’esito della prova orale facoltativa può essere sia migliorativo che peggiorativo rispetto all’esito della prova scritta.
Nel caso di un voto complessivo insufficiente o di rifiuto da parte dello studente del voto conseguito in un appello, lo studente dovrà sostenere l’esame in uno dei successivi appelli ordinari.

cartaceo o ebook

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