00405 - FISICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente conosce i concetti di base per la misura dei fenomeni fisici, con attenzione ad applicazioni a sistemi e processi geologici e per la comprensione pratica dei comportamenti fisici e delle basi sperimentali dei fenomeni fisici che coinvolgono l'interazione con la materia. Lo studente è in grado di comprendere il significato di: - cinematica e la dinamica con forze conservative e non; - gravitazione e proprietà fisiche della Terra (massa, densità); - alcuni aspetti relativi al comportamento dei fluidi, del calore ed i processi termodinamici; - onde elettromagnetiche e aspetti dei fenomeni ottici.

Contenuti

Introduzione. Descrizione di un fenomeno fisico. Unità di misura ed equazioni dimensionali. Quantificare una grandezza. Unità di misura del Sistema Internazionale (SI): tempo, massa, lunghezza.  I prefissi. Unità derivate. Equazioni dimensionali.

Grandezze scalari e vettoriali. Rappresentazione dei vettori in componenti rispetto  ad un sistema di riferimento. Somma di vettori. Prodotto scalare e vettoriale tra vettori. Moto unidimensionale. Definizione di spostamento, velocità media, velocità istantanea. Accelerazione media e istantanea. Moto rettilineo ad accelerazione costante. Moti in più dimensioni. Moto del proiettile.

Scomposizione dei moti lungo gli assi cartesiani. Equazione delle traiettoria. Gittata ed altezza massima di un proiettile.

Moto circolare uniforme. Posizione e spostamento e velocità angolare. Accelerazione centripeta. Periodo e frequenza.

Forze e moto. Che cosa provoca il moto? Prima legge di Newton. Sistemi di riferimento inerziali. Natura vettoriale delle forze. Seconda legge di Newton. Unità di misura della forza. Peso di un corpo. Alcune forze particolari: attrito, forza di reazione ad un peso. Azione e reazione. Terza legge di Newton.  Velocità limite e resistenza aerodinamica.

Introduzione al Lavoro ed energia. Definizione di lavoro meccanico. Unità di misura del lavoro. Teorema delle forze vive. Lavoro e forza peso. Forza elastica e lavoro della forza elastica (molla). Definizione di potenza. Unità di misura. Energia potenziale. Definizione di forze conservative e non. Moto di un corpo su un percorso chiuso nel caso di forza conservativa. Lavoro ed energia potenziale. Conservazione dell'energia meccanica. Relazione tra forza ed energia potenziale. Lavoro svolto da una forza di attrito. Estensione della conservazione dell'energia meccanica.

Sistemi di punti materiali. Il centro di massa. Estensione del concetto per un sistema rigido. II legge di Newton per un sistema rigido. Forze interne ed esterne. Quantità di moto. Quantità di moto per un sistema di punti. Conservazione della quantità di moto. Centro di gravità e baricentro

Grandezze angolari: velocità, accelerazione centripeta e tangenziale. Momento di una forza. Definizione di momento angolare. Conservazione del momento angolare.

La gravitazione. Legge di Newton. Energia potenziale gravitazionale.

Elementi di meccanica dei fluidi. 

Modello cinetico dei gas e concetto di temperatura. L'energia interna di un gas perfetto. Legge dei gas perfetti. Primo e secondo principio della termodinamica.  

Cariche elettriche. Quantizzazione della carica elettrica. Conduttori ed isolanti. La legge di Coulomb. Definizione di campo elettrico. Dipolo elettrico. Densità di carica. 

Energia potenziale e potenziale elettrico. Potenziale generato da distribuzioni discrete e continue di carica. Superficie equipotenziali. Campo elettrico e potenziale di conduttori carichi in equilibrio.  

Correnti elettriche: definizione ed unità di misura. Densità di corrente. Resistenza. Legge di Jaule. Circuiti elettrici. Resistenze in serie e parallelo. Generatori di fem.

I magneti permanenti. Effetto del campo magnetico sul moto delle cariche elettriche. Forza di Lorentz. Campo magnetico elementare: sorgenti di campo magnetico. Legge di Biot-Savart. Legge di Gauss per il campo magnetico. Definizione della circuitazione. Legge di Ampere. Flusso del campo magnetico. Legge di Faraday. Forza elettromotrice indotta

Le onde elettromagnetiche e la loro propagazione. Il principio di Huygens. Interferenza di onde emesse da 2 sorgenti e da N sorgenti. Diffrazione da una fenditura. Reticolo di diffrazione. Polarizzazione. Riflessione. Rifrazione. Dispersione cromatica della luce. Ottica geometrica: formazione delle immagini da lenti e specchi. Strumenti ottici. 

Interferenza. Calcolo dei massimi e minimi di interferenza.. Esperimento delle due fenditure. Intensità della formula dell'interferenza. Diffrazione: massimi, minimi e intensità. Larghezza dei massimi principali. Dispersione cromatica. Potere risolutivo: criterio di Reyleigh

Testi/Bibliografia

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker - Fondamenti di Fisica - Casa ed. Ambrosiana Milano (Volume unico oppure Volume 1 + Volume 2)

D.G. Giancoli. Fisica. CEA

Ferrari-Luci-Mariani-Pelissetto. Fisica. Casa Ed. Idelson-Gnocchi (Volume 1 + Volume 2) 

R. Chapman - Physics for Geologists - Taylor & Francis Group, Routledge US

Altri libri possono essere adatti. Chiedere al docente

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni in aula.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame scritto e orale.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna

Link ad altre eventuali informazioni

http://ishtar.df.unibo.it/Uni/bo/scienze/all/spurio/stuff/fisicageo.htm

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Maurizio Spurio

Consulta il sito web di Lorenzo Rinaldi