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Elisa MOLINARI
Professore Ordinario
Dipartimento di Scienze Fisiche, Informatiche e Matematiche sede ex-Fisica
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Insegnamento: Fisica Generale
Ingegneria del Veicolo (Offerta formativa 2024)
Obiettivi formativi
Conoscenza dei principi della fisica classica con particolare riguardo alla meccanica e all'elettromagnetismo.
Capacità di applicarli alla soluzione di problemi e di comunicarli con linguaggio corretto.
Per una più completa comprensione degli obiettivi formativi, si rimanda alla lettura dei risultati di apprendimento attesi.
Prerequisiti
Conoscenze di matematica di base: numeri complessi, trigonometria, limiti, derivate, integrali, studio di funzioni ad una variabile.
Programma del corso
Introduzione alla fisica, stime e problemi di Fermi. Grandezze fisiche e misura. Analisi dimensionali.
MECCANICA (6 CFU in totale)
Moto in una dimensione: legge oraria del moto, velocità, accelerazione. Moto rettilineo uniforme, uniformemente accelerato. Moto in due e tre dimensioni. Vettori. Moto parabolico, moti circolari. (2 CFU)
Dinamica. Forza e quantità di moto. Leggi di Newton. Sistemi inerziali e non. Lavoro, energia: energia cinetica, teorema dell’energia cinetica. Energia potenziale, forze conservative, conservazione dell'energia meccanica. Equilibrio statico.
Applicazioni di dinamica del punto: forza peso, forze elastiche; forze di attrito, reazioni vincolari; pendolo semplice; oscillatore armonico libero e smorzato. Risoluzione di equazioni del moto usando equazioni differenziali: esempi semplici. (2 CFU).
Sistemi di punti materiali. Centro di massa, quantità di moto per un sistema e sua conservazione. Urti. Rotazione, variabili angolari, momento di inerzia, seconda legge di Newton per rotazioni, lavoro ed energia cinetica rotazionale, conservazione del momento angolare. Gravitazione. (1,5 CFU)
Onde: definizioni; propagazione e energia trasportata; riflessione, trasmissione, interferenza, onde stazionarie; applicazioni a onde meccaniche, suono. (0,5 CFU)
ELETTROMAGNETISMO (6 CFU)
Elettrostatica: carica e campo elettrostatico; legge di Coulomb. Campi generati da distribuzioni di carica discrete e continue; moto di cariche e dipoli in un campo esterno.
Legge di Gauss. Applicazioni a distribuzioni di carica discrete e continue; conduttori in equilibrio.
Potenziale e energia potenziale elettrostatica. Formulazione locale della legge di Gauss. (2 CFU)
Capacità, dielettrici, energia immagazzinata nel campo elettrico.
Corrente e resistenza. Legge di Ohm. Forza elettromotrice e batterie. Circuiti in corrente continua. (2 CFU)
Campo magnetico. Sorgenti del campo magnetico.
Induzione elettromagnetica. Autoinduzione. Campi magnetici nella materia.
Equazioni di Maxwell e onde elettromagnetiche. (2 CFU)
Metodi didattici
Lezioni frontali con esempi ed esercitazioni. Lezioni ed esercitazioni verranno erogate in presenza, salvo nuove istruzioni in relazione alla evoluzione della pandemia.
La didattica è basata su lezioni frontali alla lavagna o tramite ausilio di lavagne virtuali, nelle quali la materia viene sviluppata nei dettagli formali e debitamente
commentata. Il corso prevede lezioni teoriche sugli argomenti descritti nella sezione "Contenuti del
corso" ed esercitazioni dedicate alla soluzione di problemi numerici.
Le domande e gli interventi degli studenti sono graditi e incoraggiati.
La frequenza non è obbligatoria, ma fortemente consigliata.
Il corso è erogato in lingua italiana.
Tutte le informazioni tecniche e organizzative sull'insegnamento, nonché il materiale didattico,
saranno caricati su piattaforma Moodle. Si invita lo studente ad iscriversi ed a consultare tale piattaforma con regolarità.
L'insegnamento è tenuto in lingua italiana.
I docenti ricevono gli studenti su appuntamento per chiarimenti e tutoraggio personalizzato.
Testi di riferimento
L'USO DI UN LIBRO DI TESTO E' OBBLIGATORIO E INDISPENSABILE. Testo di riferimento:
D. C. Giancoli, Fisica 1, edizione CEA, e
D. C. Giancoli, Fisica 2, edizione CEA.
(Molti altri testi di fisica generale per Ingegneria o per Fisica possono essere utilizzati in alternativa, per esempio Mazzoldi-Nigro-Voci, Fisica, edizioni Edises.)
In generale NON sono adeguati i testi di Fisica per studenti di altri corsi di studio, per es. Biologia o Medicina)
Ulteriore materiale didattico viene fornito dai docenti attraverso il canale Moodle e comprende le slide di lezioni ed esercitazioni.
Verifica dell'apprendimento
L'esame prevede una prova scritta della durata di 2-3 ore circa sugli argomenti definiti nella sezione
"Contenuti del corso". La prova comprende domande ed esercizi con risposta aperta, e mira all'accertamento sia di una conoscenza operativa ed approfondita di
tutti gli aspetti teorici della materia sia della capacità di affrontare e risolvere esercizi analoghi a quelli presentati
durante il corso.
L'esame sarà svolto in presenza, salvo necessità dovute alla pandemia, che saranno comunicate tempestivamente tramite la piattaforma Moodle (e esse3 per gli iscritti all'appello).
La valutazione in trentesimi della prova verrà resa nota allo studente tramite la piattaforma esse3.
Prove intermedie: Sono riservate agli studenti iscritti al primo anno. Saranno svolte due prove, una alla fine del primo e una alla fine del secondo semestre sul relativo programma: se entrambe superate, consentiranno di sostituire l'esame finale.
In tutte le prove, dovrà essere sufficiente sia la parte applicata (risoluzione di esercizi) sia la parte teorica (domande aperte).
Nella prova finale non sarà considerato sufficiente un compito che svolga esclusivamente la parte di meccanica o esclusivamente la parte di elettromagnetismo.
Risultati attesi
*** Conoscenza e capacità di comprensione:
fenomeni e principi base della fisica classica previsti dal programma (v. sezione precedente).
*** Autonomia di giudizio
Al termine dell’insegnamento lo studente avrà migliorato le proprie capacità di
- argomentare le scelte fatte nella definizione di modelli di sistemi fisici
- valutare criticamente i risultati ottenuti dalla modellizzazione fisica
- prevedere il comportamento di semplici sistemi fisici.
*** Abilità comunicative
- esprimere i concetti appresi con linguaggio fisico-matematico appropriato
- discutere criticamente gli argomenti trattati.
*** Capacità di apprendere
Le attività descritte, in particolare le esercitazioni, consentono di acquisire gli strumenti
metodologici indispensabili per potere autonomamente provvedere ad un adeguato aggiornamento
ed approfondimento, che permetta allo studente di affrontare anche problemi nuovi e non solo
esercizi di applicazione automatica di quanto studiato.