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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2018/2019
Scuola Scuola di Ingegneria Civile, Ambientale e Territoriale
Insegnamento 053390 - FISICA SPERIMENTALE I E II
Docente Gatti Davide
Cfu 12.00 Tipo insegnamento Corso Integrato

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing - Civ (1 liv.)(ord. 270) - LC (306) INGEGNERIA CIVILE PER LA MITIGAZIONE DEL RISCHIO*AZZZZ053390 - FISICA SPERIMENTALE I E II
Ing - Civ (1 liv.)(ord. 270) - LC (343) INGEGNERIA CIVILE E AMBIENTALE*AZZZZ097266 - FISICA I E FISICA IIB

Obiettivi dell'insegnamento

L’insegnamento di Fondamenti di Fisica Sperimentale I 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, della Termodinamica dell’Elettrostatica e della Magnetostatica classica , 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.


Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e comprensione:

  • Lo studente conosce le principali grandezze fisiche impiegate per rappresentare i fenomeni elementari negli ambiti della Meccanica della Termodinamica, dell'Elettrostatica e della Magnetostatica, la loro definizione e le rispettive unità di misura nel Sistema Internazionale.
  • Lo studente 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.
  • Lo studente comprende i legami che sussistono tra le grandezze fisiche che descrivono un fenomeno naturale e sa rappresentarli mediante formalismo matematico.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione:

  • determinare le grandezze fisiche pertinenti alla descrizione di un fenomeno fisico negli  ambitidella Meccanica, della Termodinamica,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.

Argomenti trattati
  • Introduzione

Vettori e calcolo vettoriale: definizione di vettore e versore, scomposizione, rappresentazione cartesiana, somma, differenza, prodotti, momento e derivata. Grandezze fisiche e Sistema Internazionale.

  • Meccanica

CINEMATICA DEL PUNTO MATERIALE. Punto materiale e sistemi di riferimento. Equazioni parametriche del moto, traiettoria, ascissa curvilinea e legge oraria. Vettori posizione, velocità, accelerazione. Moti unidimensionali: moto uniforme e uniformemente accelerato. Cinematica dei moti piani: rappresentazione cartesiana; decomposizione intrinseca di velocità e accelerazione. Analisi del moto rettilineo, parabolico, circolare e del moto armonico.

DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE. Principi di Newton, massa inerziale e forza. Principio di sovrapposizione degli effetti. Quantità di moto e impulso. Condizione di equilibrio statico. Esempi di forze e studio del moto: forza gravitazionale, peso, di attrito, elastica, tensione delle funi. Applicazioni dei principi della dinamica: moto di un corpo su un piano inclinato scabro.Moto armonico. Dinamica dei moti circolari. Esempi: pendolo classico e pendolo conico. Definizione di quantità̀ di moto e di impulso di una forza. Teorema dell'impulso.  Momento di una forza.

CINEMATICA E DINAMICA DEI MOTI RELATIVI. Leggi di trasformazione di velocità e accelerazione. Forze apparenti. Esempi.

LAVORO ED ENERGIA. Definizione di lavoro e potenza di una forza. Definizione di energia cinetica. Teorema delle forze vive. Campi di forze conservativi. Esempi di forze conservative: forza peso, forza elastica. Energia potenziale. Teorema dell'energia meccanica e principio di conservazione dell'energia meccanica. Esempio di forza non conservativa: forza d'attrito. Calcolo del lavoro della forza d'attrito. Energia potenziale e stabilità dell’equilibrio.

DINAMICA DEI SISTEMI DI PUNTI MATERIALI: equazioni cardinali, centro di massa, forze impulsive, urti, leggi di conservazione. Definizione di centro di massa. Prima equazione cardinale della dinamica dei sistemi e conservazione della quantità̀ di moto. Urti elastici ed anelastici e forze impulsive. Moto del centro di massa. Momento angolare. Seconda equazione cardinale della dinamica dei sistemi. Cenni di meccanica del corpo rigido.

CAMPO GRAVITAZIONALE. Legge di gravitazione universale e leggi di Keplero. Moto di un punto in un campo di forze centrali, velocità areolare, energia totale. Velocità di fuga.

  • Termodinamica

Definizione di sistema termodinamico e di coordinate termodinamiche. Equilibrio termico, principio zero e temperatura. Trasformazioni termodinamiche.

PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA. Lavoro, calore ed energia interna. Macchine termiche e frigorifere. Termometria. Capacità termica, calore specifico e calore latente. Relazione di Mayer. Gas ideali: legge di Boyle e leggi di Gay-Lussac. Numero di Avogadro, mole, volume molare. Equazione di stato dei gas perfetti.Trasformazioni cicliche: ciclo di Carnot, ciclo Stirling, ciclo frigorifero.

SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA, enunciati di Kelvin-Planck e Clausius. Trasformazioni reversibili e irreversibili. Macchina e teorema di Carnot. Rendimento e temperatura termodinamica assoluta. Teorema di Clausius. Entropia e integrale di Clausius, principio di accrescimento dell’entropia, esempi. Cenni di teoria cinetica dei gas perfetti: modello, interpretazione di pressione e temperatura, energia interna e calori molari.

 

  • Elettrostatica e Magnetostatica

ELETTROSTATICA NEL VUOTO. Carica elettrica, legge di Coulomb e campo elettrostatico. Induzione elettrostatica. Campo generato da una distribuzione di cariche. Flusso di un campo vettoriale. Teorema di Gauss. Potenziale elettrostatico, potenziale generato da una distribuzione di cariche. Proprietà del campo e del potenziale elettrostatico. Energia elettrostatica.

ELETTROSTATICA DEI MEZZI CONDUTTORI. Campo e potenziale di un conduttore, teorema di Coulomb. Schermo elettrostatico, effetto delle punte. Capacità dei conduttori. Condensatori. Energia elettrostatica in un condensatore.

ELETTROSTATICA DEI MEZZI DIELETTRICI. Dipolo elettrico. Fenomeni di polarizzazione, vettore polarizzazione e vettore D.

CORRENTI ELETTRICHE STAZIONARIE. Intensità e densità di corrente. Equazione di continuità. Legge di Ohm e resistenze elettriche. Effetto Joule. Forza elettromotrice.

CAMPO MAGNETOSTATICO. Forza di Lorentz e moto di particelle cariche in campi magnetici. Forze su circuiti percorsi da corrente, seconda legge di Laplace. Campo magnetico prodotto da correnti stazionarie, prima legge Laplace. Legge di Biot e Savart.. Legge della circuitazione di Ampère. Spire e teorema di equivalenze di Ampère

 


Prerequisiti

L’insegnamento fa uso del formalismo matematico sviluppato nell’insegnamento di Analisi e Geometria 1.


Modalità di valutazione
 

Bibliografia

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
72:00
108:00
Esercitazione
48:00
72:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 120:00 180:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese

Note Docente
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
06/04/2020