COMPLEMENTI DI FISICA

L’approccio alla descrizione dei sistemi e dei fenomeni sopra descritti sarà di tipo sperimentale e le teorie fisiche saranno presentate in termini di struttura logica e matematica e di evidenze sperimentali. Al termine del corso, lo studente avrà acquisito capacità di ragionamento induttivo e deduttivo, sarà in grado di schematizzare un fenomeno in termini di grandezze fisiche e di impostare un problema e risolverlo con metodi analitici. Lo studente applicherà il metodo scientifico allo studio di fenomeni naturali e sarà in grado di valutare criticamente analogie e differenze tra sistemi fisici e le metodologie da applicare. Il risultato sarà la conoscenza approfondita degli argomenti di Elettricità, Magnetismo e dei fenomeni ondulatori illustrati nel programma del corso. Capacità di affrontare e risolvere problemi sugli argomenti indicati.

Il corso consiste di lezione frontali ed esercitazioni

Durante le esercitazioni saranno svolti esercizi simili a quelli di esame

È indispensabile che lo studente abbia padronanza degli argomenti di matematica elementare (algebra, geometria, trigonometria, geometria analitica) e conoscenza di quelli di analisi matematica (calcolo differenziale e integrale). Infatti, per l'esposizione dei concetti fisici inclusi nel programma del corso si fa uso dei seguenti strumenti matematici: equazioni e sistemi di equazioni di 1° e di 2° grado, funzioni trigonometriche e loro proprietà, funzioni esponenziali e loro proprietà, funzioni logaritmiche e loro proprietà, equazioni di luoghi di punti nel piano e nello spazio, derivate e integrali di funzioni di una variabile, equazioni differenziali lineari a coefficienti costanti.

Per l'apprendimento, e/o il consolidamento, in autonomia delle conoscenze preliminari richieste possono risultare utili i corsi di matematica e di analisi matematica di base. Naturale la necessità di una conoscenza approfondita dei concetti di meccanica e termodinamica.

Elettrostatica

Cenni e richiami al calcolo vettoriale. Operatori vettoriali. Carica elettrica: proprietà. Conduttori e isolanti. Legge di Coulomb. Campo elettrico di una carica puntiforme. Campo elettrico di distribuzioni di carica. Flusso del campo elettrico e legge di Gauss. Conduttori in equilibrio elettrostatico. Potenziale elettrico ed energia potenziale. Potenziale ed energia potenziale di distribuzioni discrete e continue di cariche. Conduttori carichi: campo e potenziale. Condensatori. Energia e densità di energia del campo elettrico. Dielettrici. Polarizzazione dei dielettrici. Condensatori con dielettrico.

Corrente elettrica

Intensità e densità di corrente. Modello classico della conduzione. Resistenza e legge di Ohm. Resistenza, resistività e dipendenza dalla temperatura. Energia e potenza elettrica. Forza elettromotrice. Leggi di Kirchhoff. Circuito RC.

Magnetismo

Linee di forza del campo magnetico. Forza di Lorentz. Moto di particelle cariche in un campo magnetico. Ciclotrone.Forze su conduttori percorsi da corrente. Momento meccanico su circuiti piani. Campo magnetico generato da correnti stazionarie. Legge di Ampere. Legge di Gauss per il magnetismo. Cenni alle proprietà magnetiche della materia.

Induzione elettromagnetica

Forza elettromotrice indotta. Legge di Faraday e di Lenz. Alternatore. Auto e mutua induzione.  Energia e densità di energia del campo magnetico. Cenni su corrente alternata e Circuiti RLC serie. Impedenza. Potenza. Trasformatore.

Fenomeni ondulatori

Richiami di meccanica, oscillatore armonico semplice, smorzato e forzato. Descrizione di un’onda. Equazione differenziale delle onde piane. Onde trasversali e longitudinali. Onde meccaniche. Onde acustiche. Intensità di un’onda acustica. Onde elettromagnetiche. Spettro delle onde elettromagnetiche. Intensità delle onde elettromagnetiche.

Cenni Ottica geometrica

Velocità della luce e metodi di misura. Leggi della riflessione e rifrazione. Riflessione totale. Diffrazione e interferenza di onde luminose.

Cenni di fisica moderna

Elementi di Radioattività ambientale. Cenni sul problema del Radon nel costruito.

1.    P.Mazzoldi, M.Nigro,C.Voci–Elementi di Fisica-Elettromagnetismo e onde- EdiSES

2. Elettromagnetismo e Onde, Guida alla soluzione degli Esercizi da Mazzoldi,Nigro, Voci - Elementi di Fisica, G. Balestrino, P. G. Medaglia, S. Sanna, Edises

Prova scritta consistente in alcuni esercizi da svolgere nel tempo di due ore, seguita da prova orale.

La valutazione terrà conto anche della capacità di approfondimento degli argomenti trattati e della chiarezza espositiva.

Legge di Coulomb

Legge di Gauss

Potenziale elettrico

Condensatori

Dielettrici

Corrente elettrica

Legge di Ohm

Potenza elettrica

Campo magnetico

Legge di Ampere

Induzione elettromagnetica

Oscillatore armonico semplice e smorzato

Onde meccaniche

Onde elettromagnetiche

Leggi di Snell