Obiettivi formativi
Conoscenza degli aspetti fondamentali della Fisica Classica e dei principi base della Fisica Moderna, 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;
una conoscenza qualitativa dei principi della fisica moderna con particolare riguardo alla teoria dei quanti, alla fisica atomica, alla radioattivita’ ed alle loro principali applicazioni in campo biologico e medico (laser, PET, MRI).
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:
Introduzione del Corso, Unità, dimensioni & errori, vettori.
Moto in una e due dimensioni, leggi di Newton del moto, attrito, moto circolare.
Lavoro, energia & potenza, quantità di moto, urti, centro di massa, meccanica rotazionale, 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.
Cenni di teoria dei quanti: lo spettro del corpo nero, l'effetto fotoelettrico, dualita' onda-particella, il principio di indeterminazione.
Cenni di fisica atomica e nucleare: i modelli atomici, lo spettro dell'atomo di idrogeno, i raggi X, il laser, la radioattivita', applicazioni pratiche della fisica nucleare in biologia e medicina (PET, MRI).
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, Misura della viscosità della glicerina.
Termodinamica: Misura della costante di Joule.
Elettromagnetismo: Verifica della legge di Ohm, Circuiti RC.
Ottica: Misurazione dell'indice di rifrazione di un materiale.
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-vcinque 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 prova scritta ed un colloquio orale.
Il superamento dei tre test parziali (Meccanica, Termodinamica, Elettromagnetismo) svolti durante il Corso esonera lo studente dal sostenere la prova scritta d'esame. L'esonero vale per tutto l'Anno Accademico durnte il quale e' stato ottenuto.
Il colloquio d'esame orale e' obbligatorio per tutti.
Altre informazioni
Attività di supporto:
Progetto IDEA.