- Grandezze fisiche. Notazione scientifica e cifre significative.
Unità di misura. Analisi dimensionale.
- Grandezze scalari e vettoriali. Somma e scomposizione di
vettori. Prodotto scalare e prodotto vettoriale.
- Forze. Inerzia ed equilibrio: prima legge della dinamica. Diagramma
di corpo libero. Equilibrio traslazionale. Terza legge del moto di Newton.
Forze interne ed esterne. Forza di
gravità e peso. Forze di contatto. Forze di attrito statico e
dinamico. Tensione.
- Posizione e spostamento. Velocità media ed
istantanea. Accelerazione media ed istantanea. Seconda legge del moto
di Newton. Effetto di una forza costante sul moto di un corpo.
Velocità relativa e sistemi di riferimento.
- Moto uniformemente accelerato. Caduta libera. Moto di un
proiettile. Resistenza dell'aria e velocità limite.
- Moto circolare: spostamento angolare, velocità e accelerazione
angolare. Relazione tra velocità lineare ed
angolare. Rotolamento. Accelerazione centripeta. Orbite circolari dei
satelliti. Moto circolare non uniforme. Accelerazione tangenziale e
angolare.
- Conservazione dell'energia. Forme di energia. Definizione di lavoro.
Energia cinetica. Teorema delle forze vive. Forze
conservative ed energia potenziale. Energia potenziale gravitazionale.
Legge di Hook e molle ideali. Energia potenziale elastica. Potenza.
- Quantità di moto e impulso. Teorema dell'impulso. Formulazione della
seconda legge di Newton mediante la derivata temporale della
quantità di moto. Legge di conservazione della quantita' di moto.
Prima equazione cardinale dei sistemi. Centro di massa.
Primo e secondo teorema del centro di massa. Urti elastici, anelastici
e completamente anelastici.
- Energia cinetica rotazionale e momento d'inerzia. Momento di inerzia
di corpi rigidi con distribuzione uniforme di massa di varie forme geometriche.
Macchina di Atwood. Momento torcente. Braccio della forza. Baricentro e
momento torcente della forza di gravità . Lavoro del momento
torcente. Equilibrio di un corpo rigido. Relazione tra momento torcente
ed accelerazione angolare di un corpo rigido. Corpi rigidi che rotolano
senza strisciare. Definizione di momento angolare. Momento angolare di
un corpo rigido. Relazione tra momento angolare e momento torcente.
Legge di conservazione del momento angolare.
- Stati di aggregazione della materia. Fluidi. Definizione di
pressione e densità . Principio di Pascal. Effetto della forza
di gravità sulla pressione di un fluido. Metodi di misura della
pressione: manometro, barometro, sfigmomanometro. Principio di
Archimede. Peso specifico relativo. Galleggiamento. Accelerazione di
un corpo immerso in un fluido in assenza di viscosità .
Fluidi in movimento. Moto di un fluido ideale, incomprimibile in
regime stazionario. Definizione di: linea di flusso, flusso laminare,
portata in massa, portata in volume. Equazione di continuità
e di Bernoulli. Teorema di Torricelli. Venturimetro. Fibrillazione
arteriosa. Aneurisma. Viscosità. Legge di Poiseuille. Resistenza
viscosa. Legge di Stokes. Velocità limite.
- Moto armonico semplice. Oscillatore armonico in presenza di una
forza costante. Pendolo semplice: equazione differenziale esatta;
limite delle piccole oscillazioni. Oscillatore armonico smorzato:
equzione differenziale e sue soluzioni; oscillatore sovrasmorzato e
poco smorzato; periodo e fattore di qualità dell'oscillatore poco smorzato.
Pendolo fisico: equazione differenziale, periodo delle piccole
oscillazioni. Pendolo fisico costituito da una sbarretta omogenea.
- Introduzione all'elettrostatica. Carica elettrica: tipi di carica,
carica elementare, conservazione della
carica. Polarizzazione. Conduttori e isolanti. Elettrizzazione per
strofinio. Collegamento a terra. Elettrizzazione per induzione.
Legge di Coulomb. Costante di Coulomb e costante dielettrica del
vuoto. Forza esercitata su una carica puntiforme da N caroche
puntiformi.
- Definizione di campo elettrico. Campo elettrico di una carica
puntiforme. Principio di sovrapposizione e campo elettrico di una
distribuzione discreta di cariche. Linee di forza del campo elettrico:
di una carica puntiforme, di un dipolo, di un guscio sferico sottile.
Moto di una carica puntiforme in un campo elettrico uniforme.
Sistema di coordinate sferiche e cilindriche. Angolo solido.
Flusso di un campo vettoriale attraverso una superficie. Flusso del
campo elettrico di una carica puntiforme attraverso una superficie
chiusa sia nel caso con la carica all'interno della superficie che
all'esterno. Teorema di Gauss. Campo elettrico generato da una
distribuzione rettilinea infinita e omogenea di carica: 1) calcolo
diretto, 2) usando il teorema di Gauss e le proprietà di
simmetria. Generalizzazione al caso di una distribuzione di carica
infinita a simmetria cilindrica. Calcolo del campo elettrico generato
da: piano carico infinito e omogeneo; guscio sferico uniformemente
carico e vuoto; sfera carica piena uniformemente carica.
- Conduttori: campo elettrico all'interno e sulla superficie; distribuzione della carica.
Energia potenziale elettrica: per una coppia di cariche puntiformi;
per una distribuzione di N cariche puntiformi. Potenziale elettrico.
Differenza di potenziale. Potenziale dovuto a: una carica puntiforme;
N cariche puntiformi. Circuitazione del campo elettrico. Relazione
tra campo elettrico e potenziale. Gradiente del potenziale. Superfici
equipotenziali. Discontinuità della componente normale e
continuità della componente tangenziale del campo elettrico ad
una distribuzione superficiale di carica. Potenziale generato da una
sfera conduttrice carica. Conservazione dell'energia per cariche in
movimento. Condensatori. Definizione di capacità. Calcolo della
capacità di un condensatore: piano, sferico, cilindrico.
Dielettrici. Capacità di un condensatore piano con un
dielettrico. Costante dielettrica e rigidità dielettrica.
Polarizzazione di un dielettrico. Energia immagazzinata in un
condensatore. Densità di energia del campo elettrico.
- Corrente elettrica: definizione e unità di misura. Forza
elettromotrice. Lavoro compiuto da una batteria ideale. Circuiti.
Rappresentazione microscopica della corrente: velocità
di deriva e relazione tra corrente e velocità di deriva.
Legge di Ohm. Resistenza: definizione e sua unità di misura.
Resistività. Dipendenza della resistività dalla temperatura.
Regole di Kirchhoff: 1) legge dei nodi, 2) legge delle maglie.
Resistenze in serie e in parallelo. Condensatori in serie e in
parallelo.
Analisi dei circuiti usando le leggi di Kirchhoff.
Sorgenti di fem in serie e in parallelo. Potenza ed energia nei
circuiti. Potenza dissipata da una resistenza. Potenza erogata da una
fem con resistenza interna. Circuito RC, carica: equazione
differenziale non omogenea e sua soluzione. Grafico dell'andamento
temporale della corrente che scorre nel circuito RC e della differenza
di potenziale tra le armature. Circuito RC, scarica: equazione
differenziale omogenea e sua soluzione. Grafico dell'andamento
temporale della corrente che scorre nel circuito RC e della differenza
di potenziale tra le armature. Circuito RC nei neuroni. Effetti della
corrente elettrica sul corpo umano. Messa a terra delle
apparacchiature. Fusibili.
- Definizione di campo magnetico. Linee di campo magnetico.
Campo magnetico terrestre. Batteri magnetotattici.
Forza magnetica su una carica puntiforme. Moto di una particella
carica in un campo magnetico uniforme: 1) caso con velocità
perpendicolare al campo magnetico (calcolo del raggio della
traiettoria e del periodo); caso generale. Spettrometro di massa.
Ciclotrone. Carica in moto soggetta sia al campo magnetico che al
campo elettrico. Selettore di velocità. Flussimetro
elettromagnetico. Effetto Hall. Forza magnetica su un filo percorso da
corrente. Momento su una spira percorsa da corrente. Motore elettrico.
- Campo magnetico prodotto da una corrente elettrica. Legge di
Biot-Savart. Calcolo del campo magnetico mediante la legge di
Biot-Savart delle seguenti configurazioni di corrente: 1) filo
rettilineo infinito; 2) spira circolare (campo sull'asse); solenoide
(campo sull'asse). Momento di dipolo magnetico di una spira.
Flusso del campo magnetico attraverso una superficie chiusa.
Leggi di trasformazione del campo magnetico per traslazioni, rotazioni
e riflessioni. Campo magnetico di sorgenti invarianti per riflessioni.
Legge di Ampere. Calcolo della componente tangenziale di B di sorgenti
a simmetria cilindrica. Usando le proprietà di simmetria delle
sorgenti e la legge di Ampere, calcolo del campo magnetico generato da:
un filo infinito percorso da corrente (o da qualunque sorgente a
simmetria cilindrica), un solenoide. Forza esercitata tra due fili
rettilinei percorsi da corrente. Forza esercitata tra un filo
rettilineo e una spira rettangolare percorsi da corrente.
Campo magnetico generato da un toro percorso da corrente.
Materiali magnetici: sostanze ferromagnetiche, paramagnetiche e
diamagnetiche. Permeabilità magnetica relativa.
- Forza elettromotrice indotta in una sbarra conduttrice in moto
in un campo magnetico. Flusso del campo magnetico. Legge di Faraday. Legge di Lenz.
Generatore elettrico e corrente alternata.
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