Programma e testi consigliati

Titolo: FISICA SPERIMENTALE per geologia
(I modulo, mutuato come Istituzioni di Fisica da Scienze Naturali e
Scienze Ambientali)
Facoltà: Scienze M.F.N.
a.a. : 2004-2005
Ore: 56
Crediti totali: 6
Tipologia di insegnamento: intero
Docente: Prof. Emilio Mariotti – associato
Settore scientifico disciplinare: FIS01
Propedeuticità: nessuna
Frequenza: consigliata, ma non obbligatoria
Anno di corso di studio: I anno
Periodo didattico: II semestre
Prerequisiti: Non sono richiesti esami propedeutici, ma è assai utile la
conoscenza della matematica di base (geometria piana, trigonometria,
elementi di analisi)
Obiettivi: Introdurre al metodo sperimentale; insegnare a valutare gli
ordini di grandezza e ad eseguire semplici calcoli; stabilire
collegamenti tra argomenti di matematica e di chimica e alcune
applicazioni fisiche; descrivere il moto di rototraslazione di un sistema
fisico; spiegare l’importanza dei teoremi di conservazione, in
particolare la conservazione dell’energia
Contenuti:
INTRODUZIONE
1. le domande della fisica
2. cosa sappiamo del nostro universo (storia della storia del mondo)
COME SI RAGIONA E SU COSA SI RAGIONA IN FISICA
3.
4.
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7.
8.
grandezze fisiche: un elenco
perchè le grandezze fondamentali sono fondamentali?
cenni sulle interazioni fondamentali
calcolo dimensionale
uso del calcolo dimensionale a scopo predittivo
lunghezze tipiche del mondo che ci circonda, della struttura della
materia, del nostro universo (viaggio nell’universo)
9. ordini di grandezza
10.
notazione scientifica
11.
scale lineari e scale logaritmiche
IL METODO SPERIMENTALE
12.
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21.
il procedimento di misura e la precisione associata
valore vero, stima, errore
tipi di errore
accuratezza e precisione
cifre significative e arrotondamento
propagazione degli errori
distribuzione dei dati su un intervallo
rappresentazione con gli istogrammi
media e varianza, deviazione standard
interpretazione statistica della misura
22.
23.
distribuzione normale o gaussiana
LABORATORIO: esempio di distribuzione gaussiana
LO SCOPO DELLA FISICA NEWTONIANA
24.
grandezze scalari e vettoriali
25.
il concetto di punto materiale
26.
la posizione come vettore
27.
la direzione di un vettore: il concetto di versore
28.
dipendenza dal tempo, legge oraria
29.
variazioni di grandezze fisiche: lo spostamento
30.
somma e differenza di vettori
31.
rappresentazione in coordinate cartesiane
32.
il concetto intuitivo di velocità e la sua definizione formale
33.
prodotto di un vettore per uno scalare
34.
il concetto intuitivo di accelerazione e la sua definizione
formale
35.
come si torna indietro: dalla velocità allo spostamento
36.
la seconda legge di Newton: il rapporto causa-effetto
37.
la legge della dinamica come equazione differenziale
38.
forze interne e forze esterne
39.
il concetto di sistema fisico
40.
centro di massa
41.
dalla legge di Newton alla prima equazione cardinale
STUDIO DEL MOTO IN CASI SEMPLICI
42.
43.
44.
45.
46.
47.
forze costanti e applicazioni
l’importanza delle condizioni iniziali
moti rettilinei e parabolici
forza gravitazionale
moto circolare
rappresentazione con coordinate polari
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55.
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57.
58.
velocità angolare
accelerazione centripeta e tangenziale
Laboratorio: il pendolo semplice
le leggi di Keplero
forza elastica
moto armonico
Laboratorio: metodi di misura della costante elastica di una molla
quando la somma delle forze esterne si annulla
quantità di moto e sua conservazione
collisioni
statica
ENERGIA E SUE TRASFORMAZIONI
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67.
il concetto intuitivo di energia e la sua formalizzazione
lavoro di una forza
prodotto scalare tra vettori
potenza
il teorema delle forze vive
forze conservative
energia potenziale
conservazione dell’energia meccanica
attrito e generazione di calore
LE ALTRE GRANDEZZE DINAMICHE FONDAMENTALI
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71.
72.
73.
74.
il concetto di corpo rigido
la possibilità di separare le traslazioni dalle rotazioni
il momento di una forza rispetto a un polo
prodotto vettore tra vettori
la seconda equazione cardinale
quando la somma dei momenti delle forze esterne si annulla
momento angolare e sua conservazione
75.
statica del corpo rigido
PER DESCRIVERE SISTEMI “PIU’ COMPLICATI”
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81.
82.
il concetto di fluido: fluidi ideali e reali
il concetto intuitivo di pressione e la sua formalizzazione
equazione di Bernoulli
casi particolari
il principio di Archimede
la legge di Stevino
il barometro di Torricelli
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88.
89.
90.
il trasferimento di una perturbazione
onde meccaniche
corde vibranti
lunghezza d’onda e frequenza
velocità di un’onda
energia di un’onda
elementi di acustica
fisica della musica
Prove di verifica: esame scritto (domande a risposta multipla)
completato da una prova orale
Testi consigliati per l’esame:
Un testo universitario di fisica generale (preferibilmente per i corsi
della facoltà di Scienze MFN) quali per esempio
1. Giancoli Fisica, Ambrosiana;
2. Cutnell,Johnson, Fisica, Zanichelli;
3. Halliday,Resnick,Walker, Fondamenti di Fisica, Ambrosiana;
4. Taylor, Introduzione all'
analisi degli errori, Zanichelli;
5. Serway, Jewett - Principi di Fisica (vol.1), Edises