METODI FISICI

Crediti: 
6
Settore scientifico disciplinare: 
FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA) (FIS/07)
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Lingua di insegnamento: 

italiano

Obiettivi formativi

Conoscenza degli aspetti fondamentali della Fisica Classica, insieme alla capacità di risolvere problemi elementari e di condurre ed analizzare quantitativamente semplici esperimenti di Fisica.

Prerequisiti

Algebra, trigonometria e geometria a livello di scuola media superiore.

Fondamenti del calcolo differenziale ed integrale.

Contenuti dell'insegnamento

Il corso si propone di fornire:

una conoscenza di base delle principali leggi della Fisica classica con particolare riguardo alla meccanica, alla termodinamica ed all’elettromagnetismo, anche mediante l’acquisizione di abilità nella soluzione di problemi semplici;

le conoscenze metodologiche di base che consentono di acquisire dati quantitativi da esperimenti semplici di fisica classica e di analizzare i dati ottenuti in base alla teoria degli errori

Programma esteso

LEZIONI IN AULA:

Grandezze fisiche: unità di misura, dimensioni & errori.
Calcolo vettoriale: somma e differenza di vettori, prodotto scalare e vettoriale.
Moto in una, due e tre dimensioni, leggi di Newton del moto, attrito, moto circolare.
Lavoro, energia & potenza, quantità di moto, urti, gravitazione.
Moto armonico semplice, moti ondulatori ed onde sonore.
Meccanica dei fluidi, teorema di Bernoulli, moti viscosi.
Proprietà della materia, Principio zero e primo principio della termodinamica, calorimetria, conduzione del calore, teoria cinetica dei gas.
Termodinamica: primo principio, macchine termiche.
Termodinamica: secondo principio ed entropia.
Forza elettrica, campo e potenziale, condensatori.
Corrente elettrica, circuiti elettrici, effetti termici della corrente.
Forza magnetica, magneti permanenti, Induzione elettromagnetica, correnti alternate.
Riflessione da superfici piane e sferiche, rifrazione da superfici piane e sferiche, strumentazione ottica, difetti della visione.
Equazioni di Maxwell, onde elettromagnetiche, interferenza, diffrazione.

ATTIVITA' DI LABORATORIO

Introduzione alla teoria degli errori, distribuzione degli errori: deviazione standard e distribuzione normale, legge di propagazione degli errori, regressioni lineari & approssimazioni non lineari, test del chi-quadrato. Utilizzo del Programma "Origin" per l'analisi dei dati.

ESPERIMENTI

Meccanica: Moto del pendolo semplice.
Termodinamica: Misura della costante di Joule.
Elettromagnetismo: Verifica della legge di Ohm, Circuiti RC.

Bibliografia

Meccanica, termodinamica ed elettromagnetismo:

J. W. Jewett Jr. & R. A. Serway - Principi di Fisica – EdiSES

in alternativa:

J.S. Walker - Fondamenti di Fisica – Pearson Italia.

D.C. Giancoli - Fisica. Principi e applicazioni – CEA

Teoria degli errori e procedure di elaborazione dati:

J.R. Taylor - Introduzione all'analisi degli errori - Zanichelli

Metodi didattici

Lezioni frontali con ausilio di strumenti audio-visivi multimediali.

Sessioni sperimentali di laboratorio in cui gli studenti in piccoli gruppi (tre-cinque persone) conducono semplici esperimenti di fisica e ne analizzano i risultati sotto la supervisione del docente e di alcuni esercitatori

Una parte del corso sarà dedicata ad esercitazioni in aula. Dopo aver sviluppato la teoria relativa, gli studenti risolveranno con la guida del docente esercizi e problemi in modo da chiarire ed approfondire gli argomenti di teoria svolti.

Modalità verifica apprendimento

L'esame si articola in:
- una valutazione dell'attivita' svolta in laboratorio (20%)
- una prova scritta (20%)
- un colloquio orale (60%).
La prova scritta prevede la risoluzione di semplici esercizi di meccanica, termodinamica ed elettromagnetismo ed e' volta a verificare la capacita' dello studente di utilizzare praticamente le nozioni teoriche apprese nel Corso. Per l'ammissione all'orale occorre ottenere nella prova scritta un voto maggiore o uguale a 15/30. Ogni prova scritta ha valore solamente per l'Appello di cui fa parte. Non e' possibile sostenre la prova scritta ed il colloquio orale in due appelli differenti.
Il colloquio orale e' volto a valutare quantitativamente la conoscenza dei principali argomenti di meccanica, termodinamica, elettromagnetismo e delle basi della fisica moderna presentati durante il corso e la capacita' di utilizzarli in contesti pratici sufficientemente semplici.
Gli studenti iscritti al primo anno possono sostenere tre test parziali scritti che si terranno durante il Corso (argomenti dei test: Meccanica, Termodinamica, Elettromagnetismo). Un voto complessivo "sufficiente" (con non piu' di una insufficienza nelle singole prove) esonera lo studente dal sostenere la prova scritta d'esame. L'esonero puo' essere utilizzato una sola volta e vale solamente per la sessione estiva (Giugno-Luglio) e per la sessione autunnale (Settembre-Ottobre).
Il colloquio d'esame orale e' obbligatorio per tutti.

Altre informazioni

Contenuti minimi richiesti per il superamento dell’esame.
- Conoscenza delle leggi di Newton della meccanica e delle leggi di conservazione di quantita` di moto ed energia e capacita’ di utilizzarle per la soluzione di semplici problemi di dinamica del punto.
- Conoscenza del principio zero, del primo, del secondo principio della termodinamica e delle principali funzioni di stato (energia interna, entalpia ed entropia) e capacita’ di utilizzarli per la soluzione di semplici problemi di termodinamica dei sistemi all’equilibrio.
- Conoscenza delle equazioni di Maxwell, della legge di Ohm e delle leggi di Kirkhoff e capacita’ di utilizzarle per la soluzione di semplici problemi di elettromagnetismo.