Descrizione dell'insegnamento |
Il corso di Fisica I si riferisce ai fondamenti della meccanica dei corpi e dei fluidi e ai concetti base della termodinamica. I principi e le leggi fisiche che vengono studiati durante il corso sono alla base di qualunque applicazione ingegneristica e di tutta la tecnologia contemporanea. Il corso è posto nella prima parte del percorso formativo dello studente verso il conseguimento della qualifica di ingegnere proprio per il suo carattere fondamentale e di base. Il linguaggio che si usa e che si impara è formale e si avvale degli strumenti della matematica, ma ciò che viene descritto è il mondo reale che ci circonda e di cui si tendono a mettere in evidenza i nessi causali che collegano fra loro i diversi fenomeni osservati.
Il corso di Fisica II tratta la fenomenologia dell’elettromagnetismo, la sua teoria classica e alcune sue applicazioni. Come applicazione peculiare si considera anche la propagazione della luce, tanto sotto forma di ottica geometrica che di ottica fisica. L’elettromagnetismo è alla base della stragrande maggioranza dei fenomeni fisici della vita quotidiana, eccettuata l’interazione gravitazionale. La consistenza dei corpi, non meno delle loro proprietà elettriche in senso stretto, i fenomeni chimici (non considerando la meccanica quantistica), il colore degli oggetti e moltissime altre proprietà sono in realtà di natura elettromagnetica. Tutto ciò mette in evidenza l’importanza della materia trattata nel corso. |
Prerequisiti |
Lo studente deve possedere i contenuti tipici del corso di Matematica I e parte di Matematica II; in particolare deve:
- conoscere e saper utilizzare le derivate
- essere in grado di effettuare uno studio di funzione
- conoscere il concetto di integrale come limite di una somma e saper calcolare integrali in una variabile o riconducibili a integrali in una variabile
- conoscere il concetto di vettore e sapere effettuare somme vettoriali
- conoscere gli operatori di gradiente, divergenza e rotore.
Lo studente deve possedere i contenuti tipici dei corsi di Matematica I, Matematica II e Fisica I; in particolare deve:
- conoscere e saper utilizzare le derivate
- essere in grado di effettuare uno studio di funzione
- conoscere il concetto di integrale come limite di una somma e saper calcolare integrali in una variabile o riconducibili a integrali in una variabile
- conoscere il concetto di vettore e sapere effettuare somme vettoriali
- conoscere gli operatori di gradiente, divergenza e rotore.
- conoscere le leggi della meccanica,
- avere dimestichezza coi concetti di forza, lavoro ed energia.
|
Scopi |
Obiettivo del corso è quello di fornire allo studente una comprensione non superficiale né solo qualitativa dei fenomeni connessi col moto dei corpi e dei fluidi, sia negli aspetti cinematici che dinamici, e dei problemi legati alla trasmissione del calore e in generale dell’energia fra sistemi formati da un grandissimo numero di componenti (termodinamica). Alla fine del corso lo studente saprà riconoscere e comprendere le proprietà dei moti semplici; avrà acquisito il concetto di forza, di quantità di moto, di momento angolare e di energia; possiederà il concetto di inerzia e di momento di inerzia. Sarà in grado di capire gli aspetti essenziali dell’interazione tra corpi diversi, sia in contatto diretto che con la mediazione del campo gravitazionale. A conclusione del corso lo studente avrà acquisito la metodologia essenziale per essere in grado di risolvere semplici problemi relativi a quanto sopra e di impostare la soluzione di problemi più complessi.
Obiettivo del corso è quello di fornire allo studente una comprensione non superficiale né solo qualitativa dei fenomeni connessi con le proprietà elettriche e magnetiche della materia e con la propagazione di onde elettromagnetiche. Alla fine del corso lo studente saprà interpretare correttamente i fenomeni elettromagnetici che accompagnano e costituiscono moltissime applicazioni della tecnologia contemporanea, dai circuiti elettrici ai motori, alle antenne per la trasmissione dei segnali, e ne conoscerà i principi essenziali. Altrettanto varrà per l’ottica e i suoi principi essenziali. A conclusione del corso lo studente avrà acquisito la metodologia per essere in grado di risolvere semplici problemi relativi a quanto sopra e di impostare la soluzione di problemi più complessi. |
Contenuti |
- Argomenti generali
- grandezze fisiche
- sistemi di coordinate
- unità di misura
- misure ed incertezze
- Meccanica
- il moto di un oggetto puntiforme in una o più dimensioni;
- velocità ed accelerazione;
- quantità di moto e velocità
- urti e centro di massa;
- la forza;
- la conservazione della quantità di moto e le leggi di Newton;
- energia cinetica ed energia elastica;
- la forza di gravità
- forze dissipative;
- l'oscillatore armonico;
- risonanza;
- quantità di moto angolare e velocità angolare;
- inerzia angolare;
- il momento delle forze;
- la conservazione della quantità di moto angolare;
- energia di rotazione;
- equilibrio e stabilità.
- Meccanica dei fluidi:
- fluidi in quiete, la pressione;
- principio di Pascal;
- principio di Archimede;
- moto di fluidi ideali, la portata;
- l'equazione di Bernoulli;
- fluidi viscosi, l'attrito interno.
- Termodinamica:
- calore e temperatura;
- il primo principio;
- cicli termodinamici, il ciclo di Carnot;
- l'entropia e il secondo principio.
- Elettrostatica:
- campo elettrico di una carica puntiforme e di una distribuzione di cariche;
- potenziale elettrostatico;
- legge di Gauss e sue applicazioni;
- proprietà dei dielettrici;
- capacità e condensatori.
- La corrente elettrica:
- La legge di Ohm
- Effetto Joule
- Magnetostatica:
- proprietà del campo magnetico statico;
- forza di Lorentz;
- campo magnetico generato da una corrente;
- forze tra correnti;
- la relazione di Ampère;
- campo della spira e dipoli magnetici;
- proprietà magnetiche della materia.
- Campi elettromagnetici dipendenti dal tempo:
- la legge di Faraday;
- induttanza;
- le equazioni di Maxwell;
- le onde elettromagnetiche;
- proprietà generali della propagazione per onde;
- generazione di onde elettromagnetiche.
- la legge di Snell e l'ottica geometrica;
- fenomeni interferenziali;
- la diffrazione della luce;
- polarizzazione della luce.
|
Testi |
LIBRI DI TESTO acquistabili on-line cliccando sui link seguenti:
* Fondamenti di Fisica, Halliday D., Resnick R., Walker J., 3a Edizione, Casa Editrice Ambrosiana, Milano (1995)
* Fisica Generale, Rosati S., Casa Editrice Ambrosiana, 2a Edizione, Milano (1994)
* Dall’elettrone all’entropia - Volumi I e II, A. Tartaglia, Levrotto & Bella, Torino (1992) (on line su http://www.polito.it/FIL in "Strumenti / Materiali per lo studio") |
Esercitazioni |
Gli esercizi consisteranno in applicazioni semplificate, e per quanto possibili riconducibili a situazioni reali , dei concetti e delle leggi studiati nel corso. L'accento sarà posto sugli aspetti metodologici e lo studente dovrà cercare di apprendere, più che un insieme di “ricette” per esercizi stereotipati, l'approccio al problema e gli elementi di similitudine tra problemi apparentemente diversi. |
Docente/Tutor Responsabile insegnamento |
Piergiorgio Picozza
|
Docenti video |
Prof.
Paolo Allia
- Politecnico di Torino (Torino - Italy)
|
Elenco delle lezioni |
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Angelo Tartaglia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|
|
Paolo Allia
|
|