Obiettivi formativi
Obbiettivo del corso è contribuire alla crescita di una buona cultura fisica di base utile a fornire allo studente gli strumenti per poter sviluppare le potenzialità applicative dell’informatica. I contenuti e le modalità di svolgimento del corso sono orientati all’ acquisizione di una conoscenza generale dei principi e delle leggi fondamentali della fisica classica e finalizzati ad acquisire una buona padronanza dei concetti, delle quantità fisiche e della loro applicazione a problemi semplici di carattere generale.
In particolare lo studente dovrebbe essere in grado di:
1. Conoscere le principali leggi e i principi della fisica classica e averne compreso il senso fisico e le loro principali applicazioni.
Essere in grado di utilizzare il linguaggio specifico proprio della fisica e la terminologia relativa.
2. Essere in grado di applicare i concetti principali a casi specifici e di comprenderne potenziali usi e limiti di applicazione.
3. Essere in grado di esporre concetti e risultati anche ad un pubblico non esperto. Saper presentare anche
ad un pubblico non esperto gli aspetti principali della descrizione fisica quantitativa dei fenomeni.
4. Saper valutare potenzialità e limiti di una descrizione fisica quantitativa dei fenomeni.
5. Collegare diversi argomenti trattati e mostrare autonomia di giudizio e capacità di analisi di fronte a problemi specifici.
Prerequisiti
Per quanto l’approccio prevalentemente fenomenologico utilizzato nel corso consenta di minimizzare, per quanto possibile, il formalismo matematico, indispensabile ad una interpretazione quantitativa di principi e leggi e alla risoluzione di esercizi, si raccomanda una conoscenza, almeno operativa, degli strumenti di calcolo e dei concetti di base della matematica ampiamente sviluppati nel I semestre nell’ambito del corso di Analisi Matematica e completati nell’ambito del corso di Algebra e Geometria del II semestre.
Contenuti dell'insegnamento
Meccanica: cinematica e dinamica del punto, lavoro ed energia meccanica, urti, sistemi di punti, corpi rigidi, momento angolare, principi di conservazione. Termologia e calorimetria. Gas perfetti e principi della termodinamica. Elementi di Elettrostatica. Corrente continua e circuiti elettrici. Fenomeni magnetici stazionari nel vuoto. Cenni sulle onde elettromagnetiche.
Programma esteso
Introduzione: Le grandezze fisiche.
Sistemi di unità di misura.
I vettori.
Cinematica del punto materiale: velocità accelerazione. Moto rettilineo uniforme. Moto uniformemente accelerato. Moto in due e tre dimensioni. Dinamica del punto materiale e applicazioni delle leggi della meccanica.
Il concetto di forza e prima legge di Newton, massa inerziale, seconda legge di Newton e legge di azione e reazione.
La forza gravitazionale e il peso.
Forze di attrito, Lavoro ed energia: Lavoro delle forze. Energia cinetica. Forze conservative e non conservative. Energia potenziale. Conservazione dell'energia meccanica. Esempi di forze conservative e l'energia potenziale ad esse associata.
Dinamica dei sistemi: Sistemi a piu' particelle. Centro di massa. Quantità di moto e sua conservazione. Impulso e quantità di moto. Urti. Problemi d'urto elastico ed anelastico.
Teoria cinetica dei gas e termodinamica: Descrizione macroscopica di un gas perfetto. Concetto di temperatura e principio zero della termodinamica. Funzioni di stato. Calore ed energia interna. Calore specifico. Trasformazioni termodinamiche.
Conservazione dell'energia e primo principio della termodinamica. Entropia e il secondo principio della termodinamica.
Elementi di Elettrostatica: Cariche elettriche e legge di Coulomb. Il campo elettrico. La legge di Gauss e sue applicazioni. Il potenziale elettrico. Energia potenziale elettrostatica. Corrente e circuiti in corrente continua: corrente elettrica e densità di corrente. Resistenza elettrica e legge di Ohm. Interpretazione microscopica della resistenza: mobilità delle cariche. Conduttori e isolanti (cenni). Forza elettromotrice. Legge di Joule. Resistenze in serie e in parallelo. Circuiti RC.
Fenomeni magnetici stazionari nel vuoto: Forza di Lorentz e definizione del campo magnetico. Forza esercitata da un campo magnetico su un conduttore percorso da una corrente elettrica: effetto Hall. Campo magnetico generato da correnti. Il campo magnetico di un filo rettilineo infinito. La forza tra due conduttori paralleli percorsi da correnti. Assenza di cariche magnetiche isolate. Legge di Ampere e teorema della circuitazione. Il campo magnetico di un solenoide. Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo: Induzione magnetica. Legge di Faraday-Neuman. Cenni sulle onde elettromagnetiche.
Bibliografia
Alan Giambattista, Betty McCarthy Richardson, Robert C. Richardson, "Fisica generale - Principi e applicazioni", McGraw Hill, Milano.
Metodi didattici
Il corso è organizzato in lezioni frontali nelle quali vengono affrontati gli argomenti e presentati i concetti. La discussione e l'interazione con gli studenti e la possibilità di fare domande e chiedere chiarimenti viene sempre prioritariamente e continuamente e esplicitamente incoraggiata .
Il corso mira a descrivere, anche quantitativamente, un numero scelto di esempi significativi. A questi fini ciascuna lezione frontale conclusiva di un certo argomento verrà subito dopo seguita da una serie di esercitazioni durante le quali, in modo interattivo con gli studenti, saranno esaminate le applicazioni dei concetti appena prima presentati.
Inoltre ciascuna lezione sarà introdotta da un breve riassunto dei concetti già discussi nella lezione precedente, permettendo così al singolo studente una rapida connessione con gli argomenti svolti.
Le prove di verifica in itinere saranno considerate come prove per gli studenti di effettiva valutazione dell'apprendimento. Tali verifiche saranno anche effettuate formalmente con “prove scritte in classe” ( si prevede approssimativamente 2 a 3 prove in itinere).
Tutto il materiale didattico (materiale didattico introduttivo al corso, figure, esercizi, supporto di matematica e trigonometria ) è contenuto nel testo adottato. Il docente pubblicherà sul sito Elly ogni eventuale ulteriore materiale.
Modalità verifica apprendimento
Una frequenza attiva e, per quanto possibile, continua è fortemente consigliata e consente allo studente di partecipare al lavoro in classe, incluse le occasioni di test e verifica in itinere.
Modalità d'esame: l'esame prevede una prova scritta.
La valutazione dell' apprendimento è effettuata tramite un esame finale scritto.
Lo studente dovrà quindi, previa iscrizione online: sostenere un esame scritto negli appelli del calendario ufficiale d’esami del Dipartimento di Matematica Fisica e Informatica e sostenere una prova di esame scritta negli appelli del calendario ufficiale d’esami del Dipartimento.
Ciascun esame scritto, della durata di 2 ore, consisterà in 4 esercizi (per ciascuno il
punteggio va da 0 a 5) e 10 domande a risposta chiusa (per ciascuna il punteggio va da 0 a 1).
Le domande corrispondono ciascuna a una parte dei capitoli scelti tra quelli relativi alle conoscenze illustrate
tramite le lezioni. Gli esercizi saranno affini a quelli sviluppati durante le esercitazioni.
Lo studente dovrà dimostrare di aver compreso, e di essere in grado di applicare, i concetti fondamentali di
ogni argomento trattato.
I risultati dell’esame sono pubblicati sul portale Esse3 entro una settimana dalla data dell’esame.
Gli studenti
possono visionare l’esame, previo appuntamento con il docente.
Altre informazioni
Registrazione al corso: Tutti gli studenti iscrittisi al primo anno del CdL in Informatica nel presente A.A., sono pregati di REGISTRARSI al corso di FISICA prima dell’inizio dello stesso, secondo modalità indicate nel sito : http://informatica.unipr.it/cgibin/campusnet/corsi.pl/Show?_id=a71a;sort=DEFAULT;search=%7bdocente%7d%20%3d%7e%20%2f%5cbtarricone%5cb%2f;hits=1campus net.
Essi potranno così ricevere direttamente dal docente in tempo reale tutte le informazioni e gli aggiornamenti relativi al corso, accedere ai test in itinere ed usufruire del materiale didattico messo a loro disposizione.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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