Scheda Insegnamento: FISICA II A.A. 2017/2018
  • Corso di Laurea: INGEGNERIA INDUSTRIALE (L-9)
  • Codice: 15677
  • Crediti: 9
  • Anno Off. Formativa: 2017/2018
  • Anno di Corso: 2
  • Erogazione: I semestre
  • Docente: SIMONE MINUCCI

Programma

Elettromagnetismo
Elettrostatica
Carica elettrica. Conduttori isolanti. Legge di Coulomb. Campo elettrico. Dipolo elettrico. Azione di un campo su cariche e dipoli. Campi elettrici da distribuzioni continue di cariche. Legge di Gauss. Calcolo del campo elettrico con la legge di Gauss e considerazioni di simmetria. Differenza di potenziale. Potenziale elettrico di cariche puntiformi e di distribuzioni continue di cariche. Energia potenziale elettrostatica. Capacità e condensatori. Dielettrici. Energia del campo elettrostatico. Elettrostatica nella materia. Polarizzazione elettrica and suscettività elettrica.
Elettrocinematica Stazionaria
Corrente elettrica e moto delle cariche. Densità di corrente e velocità di deriva. Resistenza e legge di Ohm. Energia nei circuiti elettrici. Fem e batterie. Resistenze in serie ed in parallelo. Leggi di Kirchhoff e circuiti elettrici. Strumenti di misura: Amperometri, voltmetri e ohmmetri ed applicazioni.
Magnetostatica
Campo magnetico. Forza (di Lorentz) esercitata da un campo magnetico su cariche e su fili percorsi da corrente. Moto di una carica in un campo magnetico. Applicazioni: misura (di Thompson) di q/m per l'elettrone; spettrometro di massa; ciclotrone. Momenti esercitati su spire di corrente e su magneti. Energia di un dipolo magnetico in un campo magnetico. Effetto Hall. Campo magnetico terrestre. Sorgenti di campo magnetico. Legge di Biot-Savart. Campo magnetico da circolazione di corrente in un filo, in una spira, in un solenoide. Forza magnetica tra fili. Legge di Gauss per il magnetismo. Legge di Ampere e sue limitazioni. Magnetismo della materia. Magnetizzazione e suscettività magnetica. Paramagnetismo, ferromagnetismo e diamagnetismo ed applicazioni. Induzione magnetica. Fem indotta e legge di Faraday-Neumann-Lenz. Fem mozionale. Correnti parassite. Induttanza. Auto- e mutua-induttanza. Energia magnetica.
Propagazione Elettromagnetica
Equazioni di Maxwell (in forma integrale, locale e sulle superfici di interfaccia) e onde elettromagnetiche. Derivazione dell'equazione d'onda per le onde elettromagnetiche. Radiazione elettromagnetica e relativo spettro con applicazioni. Produzione di onde elettromagnetiche, radiazione di dipolo elettrico. Energia e impulso di un'onda elettromagnetica. Vettore di Poynting e pressione di radiazione.

II. Ottica geometrica e fisica
Proprietà della luce. Velocità e sua misura. Propagazione della luce. Principi di Huygens e Fermat. Riflessione e rifrazione. Legge di Snell. Indice di rifrazione. Riflessione interna: Dispersione. Polarizzazione. Legge di Malus. Polarizzazione per riflessione e per diffusione. Sorgenti di luce coerenti e incoerenti. Specchi piani e sferici. Formazioni di immagini da specchi. Equazione di uno specchio. Formazioni di immagini per rifrazione. Lenti. Lenti sottili, convergenti e divergenti. Formazioni di immagini in tali lenti. Equazione del fabbricante di lenti. Potere di una lente. Equazione delle lenti sottili e relative convenzioni. Sistema con più lenti. Aberrazioni. Strumenti ottici: l'occhio, l'ingranditore semplice, il microscopio, il telescopio. Ingrandimento. Difetti dell'occhio e loro correzione. Interferenza e diffrazione. Differenza di fase e coerenza. Interferenza da due fenditure (Young). Interferenza in strati sottili. Intensità delle frange. Diffrazione da singola fenditura. Interferenza e diffrazione combinate. Uso dei fasori. Diffrazione di Fraunhofer e di Fresnel. Diffrazione e risoluzione. Applicazione all'occhio umano. Reticoli di diffrazione e loro potere risolutivo.

III. Fisica moderna
Crisi della fisica classica e nascita della fisica moderna (quantistica). Legge di Stefan-Boltzmann, di Wien di Rayleigh-Jeans. Quanti e legge di Planck. Dualità onda particella. Effetto fotoelettrico e Compton. Principio di indeterminazione di Heisenberg. Ipotesi di de Broglie. Interferenza e diffrazione di elettroni. Funzione d'onda e quantizzazione dell'energia in sistemi confinati. Equazione di Schrodinger Modello di Bohr per l'atomo di idrogeno. Energie e raggi delle orbite. Spiegazione delle serie spettrali. Numeri quantici. Organizzazione degli elettroni negli atomi. Legami e forze molecolari. Legami ionici, covalenti, metallici, idrogeno, van der Waals. Fasi e strutture dei materiali. Strutture a bande nei solidi (conduttori, isolanti, semiconduttori). Radioattivita': emissioni alfa, beta e gamma. Legge di decadimento radioattivo. Effetti delle radiazioni.

Sono inoltre previste le seguenti esercitazioni di Laboratorio di Fisica II:
-Oscilloscopio, multimetro, generatore di funzione, alimentatore. Norme di sicurezza.
-Legge sperimentale di Ohm; circuiti con resistenze in serie e in parallelo.
-Elettrocinematica stazionaria: densità di corrente e potenziale elettrico in geometrie particolari.
-Esperienza di ottica geometrica, lente convergente, legge dei punti coniugati.
-Esperienza di ottica fisica, laser reticolo interferenza e diffrazione.

Testi consigliati

1 - P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, "Fisica Volume II", ed. Edises

2 - R. A. Serway, J. W. Jewett Jr., "Fisica per Scienze ed Ingegneria", ed. Edises

3 - J. R. Gordon, R. V. McGrew, R. A. Serway, J. W. Jewett Jr., "Esercizi di Fisica", ed. Edises

4 - P.A. Tipler, G. Mosca, “Corso di Fisica: Elettricità, Magnetismo, Ottica”, ed Zanichelli.

5 - P.A. Tipler, G. Mosca, “Corso di Fisica: Fisica Moderna”, ed Zanichelli.

Propedeuticità

Analisi I, Fisica I

Frequenza

Facoltativa

Metodologia didattica

Ore lezione: 72

Valutazione del profitto

Prova scritta, prova orale, esercitazioni

Descrizione dei metodi di accertamento

a) OBIETTIVI FORMATIVI:
Il corso si propone l’obiettivo di introdurre gli studenti ai principi dell’Elettromagnetismo, Ottica geometrica, Ottica Fisica, e Fisica moderna, fornendogli le conoscenze fondamentali sia dal punto di vista teorico che sperimentale e logico deduttivo. Il corso si propone di applicare le metodologie di base della Fisica Sperimentale, sviluppando le capacità di identificazione degli aspetti essenziali dei fenomeni fisici e le abilità logico critiche che consentono di proporre e/o verificare modelli fenomenologici in grado di descriverli.
Al termine del corso gli studenti:
- sviluppano le capacità di identificazione degli aspetti essenziali dei fenomeni fisici e le abilità logico critiche che consentono di proporre e/o verificare modelli fenomenologici;
- sono in grado di comprendere le problematiche generali relative alle operazioni di misura con strumenti analogici e digitali (multimetri, generatori di segnali, oscilloscopi) acquisendo le conoscenze per realizzare e analizzare alcune semplici esperienze di laboratorio;
- comprendono il metodo scientifico, la natura e le modalità della ricerca in Fisica.

b) RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI
La verifica degli obiettivi formativi dell’insegnamento prevede n°4 esercitazioni, una prova scritta ed una prova orale.
Le esercitazioni consistono in esperienze di laboratorio al termine delle quali gli studenti viene stilata una relazione volta a descrivere il modello del fenomeno fisico osservato, i risultati ottenuti nonché la loro analisi critica.
La prova scritta consiste nella soluzione di problemi di fisica inerenti agli argomenti trattati durante le lezioni frontali e della stessa tipologia di quelli affrontati durante le esercitazioni.
In ultimo, la prova orale consiste in una discussione della durata non superiore a circa 30 minuti riguardante le tematiche esposte durante le lezioni frontali e la valutazione delle relazioni di laboratorio.
La prova orale è inoltre finalizzata ad accertare: (i) il livello di conoscenza dei contenuti teorici del corso (descrittore di Dublino n°1), (ii) il livello di competenza nell’esporre le proprie capacità di argomentazione tecniche (descrittore di Dublino n°2), (iii) l’autonomia di giudizio (descrittore di Dublino n°3) nel proporre l’approccio più opportuno per argomentare quanto richiesto.
La prova orale ha anche l’obiettivo di verificare la capacità dello studente di esporre con proprietà di linguaggio le risposte alle domande proposte dalla Commissione, di sostenere un rapporto dialettico durante discussione e di dimostrare capacità logico-deduttive e di sintesi nell'esposizione (descrittore di Dublino n°4).
La valutazione finale verrà effettuata dalla Commissione in trentesimi tenendo conto della valutazione della prova scritta, della prova orale e delle relazioni di laboratorio.

Luogo lezioni

Aula nuova Ingegneria DEB Campus Riello Largo dell'Università

Orario lezioni

L'orario delle lezioni è di norma stabilito 90 gg prima dell'inizio dei corsi. Non appena disponibile, sarà pubblicato sul sito web.
http://www.unitus.it/it/dipartimento/deim-ingegneria/calendari-e-orari-ing/articolo/orari-ingegneria

Comunicazioni