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Luca PASQUALI
Professore Ordinario
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"
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Insegnamento: Fisica Generale
Ingegneria civile e ambientale (Offerta formativa 2022)
Obiettivi formativi
Conoscenza dei principi della fisica di base con particolare riguardo alla meccanica classica e dell'elettromagnetismo nel vuoto.
Prerequisiti
Conoscenza dell'analisi matematica del primo anno di ingegneria:numeri complessi, limiti, derivate, integrali, studio di funzioni ad una variabile.
Programma del corso
Prima parte (6 CFU)
Metodo scientifico, grandezze fisiche, dimensioni, sistema di unità di misura, il sistema internazionale. Vettori e relative operazioni.
Moto del punto materiale, velocità e accelerazione. Moto uniforme e uniformemente accelerato. Moto vario; accelerazione centripeta e tangenziale. Trasformazione delle velocità.
I tre principi della dinamica. Vincoli e reazioni vincolari. Equilibrio. Piano inclinato.
Le interazioni fondamentali. Forze di attrito radente e viscoso. Forza peso.
Forza elastica. Campi elettrico e gravitazionale. Lavoro. Teorema dell'energia cinetica.
Forze conservative, energia potenziale. Conservazione dell'energia meccanica.
Quantità di moto e sua conservazione. Impulso. Urti. Centro di massa e suo moto. I equazione cardinale per dinamica dei sistemi. Corpo rigido. Energia cinetica rotazionale e momento di inerzia.
Teorema del momento angolare. II equazione cardinale per la dinamica dei sistemi. Coppia di forze. Sistemi di forze equivalenti. Sistema di forze parallele. Equilibrio del corpo rigido. Moti di rotazione del corpo rigido.
Il bilanciere piano e inclinato in rotazione. Giroscopio. Rotolamento. Teorema di Huygens-Steiner. Forze centrali. Le leggi di Keplero.
Il pendolo semplice. Pendolo fisico. Oscillatore armonico smorzato. Oscillatore armonico forzato. Onde sferiche e piane. Onde trasversali e longitudinali. Mezzo elastico. Onde armoniche. Principio di sovrapposizione. Intensità. Fenomeni interferenziali. Principio di Huygens-Fresnel. Effetto Doppler.
Seconda parte (3 CFU)
Forza di Coulomb. Campo elettrico. Teorema di Gauss. Conservatività del campo E. Il potenziale elettrico. Energia potenziale elettrica. Dipolo elettrico.
Densità di corrente, corrente, conducibilità, legge di Ohm. Forza elettromotrice.
Potenza. Resistenze in serie e parallelo. Leggi di Kirchhoff.
Campo di induzione magnetica. Legge di Biot-Savart. Forza di Lorentz. Teorema di Ampère. Flusso di B. Campo di una spira. Il solenoide. Legge di Faraday-Lenz. Equazioni di Maxwell.
Metodi didattici
lezioni frontali; Esercitazioni in aula con risoluzione di problemi.
Testi di riferimento
1. C. Mencuccini, V. Silvestrini, Fisica (Meccanica e termodinamica) Casa Editrice Ambrosiana; Fisica II (Elettromagnetismo e Ottica) Zanichelli.
2. P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Elementi di Fisica, ‘Meccanica-Termodinamica’, e ‘Elettromagnetismo-Onde’, EdiSES editore
3. S. Nannarone, L. Pasquali, Fisica A, Athena Audiovisuals editore.
Verifica dell'apprendimento
Esame scritto formato da una parte di calcolo (3 problemi) e una parte di teoria (5 domande a risposta aperta). Vengono assegnati un massimo di 10 punti per ogni problema e un massimo di 6 punti per ogni risposta aperta di teoria. La prova si intende superata se si raggiunge almeno la sufficienza (18 punti) in entrambe le prove. L'esito finale e' il risultato della media tra le due prove. I punteggi in ciascun quesito vengono assegnati in base alla correttezza e completezza formale della risposta (80% della valutazione) e alla proprieta' di linguaggio e chiarezza espressiva (20% della valutazione)
Non sarà possibile in alcun modo la consultazione di appunti o di testi durante la prova.
Risultati attesi
Conoscenza e capacità di comprensione: Tramite lezioni in aula lo studente apprende i principi di base della fisica, con particolare riguardo alla meccanica classica e dell'elettromagnetismo nel vuoto.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: tramite le esercitazioni e lo svolgiento di problemi numerici, lo studente è in grado di applicare le conoscenze acquisite per la previsione di fenomeni fisici inerenti la fisica classica, la meccanica e l'elettromagnetismo nel vuoto.
Autonomia di giudizio: Tramite le esercitazioni e lo studio individuale lo studente è in grado di comprendere, discutere criticamente ed esporre i risultati ottenuti e le approssimazioni fatte.
Abilità comunicative: La preparazione alla prova scritta di esame permette di sviluppare la capacità a esporre i risulati del calcolo in modo corretto, efficace e conciso; di esprimere i concetti appresi con linguaggio appropriato e di sostenere una discussione in merito agli argomenti trattati.
Capacità di apprendimento: le attività descritte consentono allo studente di acquisire gli strumenti metodologici per proseguire gli studi e per potere provvedere autonomamente al proprio aggiornamento.