2. Docenti
  3. FALANGA Mariarosaria
  4. Didattica

FISICA GENERALE

Mariarosaria FALANGA FISICA GENERALE

0612800003
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE ED ELETTRICA E MATEMATICA APPLICATA
CORSO DI LAUREA
INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE PER LA MEDICINA DIGITALE
2023/2024

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 1
ANNO ORDINAMENTO 2022
SECONDO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
540LEZIONE
18LABORATORIO
324ESERCITAZIONE
MARIAROSARIA FALANGA T Curriculum
MICHELE GUIDA Curriculum
Obiettivi
IL CORSO FORNISCE LE CONOSCENZE E COMPETENZE FONDAMENTALI DI MECCANICA CLASSICA, ELETTROSTATICA, MAGNETOSTATICA ED ELETTROMAGNETISMO, RILEVANTI PER GLI STUDI IN INGEGNERIA, PERMETTENDO AGLI ALLIEVI DI ACQUISIRE LE BASI FISICHE DEGLI ARGOMENTI SVILUPPATI NEGLI INSEGNAMENTI CARATTERIZZANTI SUCCESSIVI.

CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
•ANALISI VETTORIALE.
•PRINCIPI FONDAMENTALI DELLA DINAMICA.
•LAVORO, ENERGIA E CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA.
•ELETTROSTATICA.
•MAGNETOSTATICA.
•EQUAZIONI DI MAXWELL PER I CAMPI ELETTRICI E MAGNETICI, PRODOTTI DA SORGENTI STAZIONARIE E NON-STAZIONARIE.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE
•OPERARE CON GRANDEZZE VETTORIALI.
•RISOLVERE SEMPLICI PROBLEMI DI MECCANICA CLASSICA, RELATIVI AL MOTO DI PUNTI MATERIALI
•RISOLVERE SEMPLICI PROBLEMI DI ELETTROSTATICA, MAGNETOSTATICA ED ELETTROMAGNETISMO

Prerequisiti
PER IL PROFICUO RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI ALL’ALLIEVO SONO RICHIESTE COME PREREQUISITI NOZIONI ELEMENTARI DI ALGEBRA, GEOMETRIA E TRIGONOMETRIA.
Contenuti
Unità didattica 1: ELEMENTI DI ALGEBRA VETTORIALE.

(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO: 2/2/0)

-1 (1 ora lezione + 1 ora esercitazione): vettori e loro rappresentazioni, addizione e sottrazione, regola del parallelogramma
-2 (1 ora lezione + 1 ora esercitazione): prodotto scalare e vettoriale. Loro applicazione in meccanica.

conoscenze e capacità di comprensione: acquisire le conoscenze relative ai concetti fondamentali dell’algebra vettoriale.
conoscenze e capacità di comprensione applicate: saper effettuare semplici operazioni di algebra vettoriale.

Unità didattica 2: DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE.
(ORE LEZIONE/ESERCITAZIONE/LABORATORIO: 7/3/0)
- 1 (2 ore lezione): LEGGI DI NEWTON.
- 2 (2 ore lezione): Forza peso, forze vincolari, forze di attrito ed esempi.
- 3 (2 ore lezione): Macchine semplici: Piani inclinati, funi e carrucole ideali.
- 4 (1 ora lezione + 1 ora esercitazione): Macchina di Atwood ed esercitazione.
- 5 (2 ore esercitazioni): esercizi di riepilogo su semplici casi di dinamica del punto materiale.

conoscenze e capacità di comprensione: acquisire le conoscenze relative ai concetti fondamentali della dinamica del punto materiale.
conoscenze e capacità di comprensione applicate: saper risolvere semplici problemi di dinamica del punto materiale.

Italiano
Unità didattica 3: Lavoro; Energia; Impulso; Quantità di Moto e Momento angolare
(lezione/ esercitazione/laboratorio: 6/ 4/0).
- 1 (2 ore lezione): teorema impulso-quantità di moto, teorema lavoro-energia cinetica. Esempi
- 2 (2 ore lezione): forze conservative. Equazione del bilancio energetico: Principio di conservazione dell'energia meccanica
- 3 (2 ore esercitazione): esercizi sul calcolo del lavoro meccanico; esercizi sul bilancio energetico; esercizi sulla conservazione dell’energia meccanica
- 4 (2 ore lezione): conservazione della quantità di moto. momento della quantità di moto. teorema del momento angolare e conservazione del momento angolare.

- 5 (2 ore esercitazione); esercizi sulla conservazione della quantità di moto e del momento angolare esercizi di riepilogo sul bilancio energetico e principio di conservazione dell’energia meccanica.
conoscenze e capacità di comprensione: acquisire i concetti di forze conservative e non conservative, energia meccanica, quantità di moto, impulso di una forza, momento angolare.
conoscenze e capacità di comprensione applicate: saper applicare correttamente l’equazione del bilancio energetico

Unità didattica 4: Campo elettrostatico
(ore lezione/esercitazione/laboratorio 6/2/0)
- 1 (2 ore lezione): richiami sui campi centrali (conservativi); Legge di Coulomb. Campo elettrostatico - 2 (2 ore lezione): PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE E LINEARITÀ. sorgenti discrete
- 3 (2 ore lezione): analisi vettoriale e operatori differenziali.
- 4 (2 ore esercitazione): esercizi riguardanti l’applicazione delle leggi di Coulomb in configurazioni di cariche discrete e continue
conoscenze e capacità di comprensione: comprensione dei concetti quali campo elettrostatico, conservatività, linearità, principio di sovrapposizione degli effetti
conoscenze e capacità di comprensione applicate: risolvere semplici problemi di distribuzioni di cariche discrete e continue.
Unità didattica 5: Teorema di Gauss, Energia elettrostatica, Potenziale elettrostatico
(ore lezione/esercitazione/laboratorio 5/3/0)
- 1 (2 ore lezione): Teorema di Gauss; flusso e solenoidalità; induzione elettrostatica, fenomenologia e caratteristiche;
- 2 (2 ore lezione): Campo elettrostatico da distribuzioni continue di sorgenti; circuitazione e irrotazionalità; potenziale elettrostatico; energia elettrostatica; relazione campo-potenziale; potenziale del dipolo
- 3 (1 ora lezione+ 1 ora esercitazione): Esempi su sorgenti continue-filo uniformemente carico - 4 (2 ore esercitazione): esercizi su formulazione di Coulomb e teorema di Gauss in configurazioni di cariche con distribuzione continua- strato piano – sfera carica uniforme e non uniforme; esercizi su potenziale elettrostatico con varie configurazioni geometriche di cariche discrete e continue
conoscenze e capacità di comprensione: Acquisire le conoscenze relative al concetto di flusso e solenoidalità dei campi; Acquisire il concetto di potenziale elettrostatico e di energia potenziale elettrostatica.
conoscenze e capacità di comprensione applicate: risolvere semplici problemi di distribuzioni di cariche continue localizzate applicando il teorema di Gauss; saper applicare il concetto di potenziale per risolvere semplici problemi di distribuzioni di cariche discrete e/o continue localizzate; saper calcolare l’energia potenziale elettrostatica.
Unità didattica 6 : CONDUTTORI E CONDENSATORI
(ORE LEZIONE/ ESERCITAZIONE/LABORATORIO: 5/ 3/0).
- 1 (2 ore lezione): forma locale e non locale della prima e seconda equazione di Maxwell; conduttori all’equilibrio elettrostatico, capacità di un conduttore
- 2 (2 ore lezione): induzione elettrostatica completa; condensatori; capacità di un condensatore; condensatori in serie e in parallelo
- 3 (1 ora lezione+ 1 ora esercitazione): condensatori in presenza di dielettrici omogenei e isotropi; esercizi su condensatori isolati, in serie e in parallelo, anche riempiti di materiale dielettrico
- 4 (2 ore esercitazione): esercitazione di riepilogo.
conoscenze e capacità di comprensione: Acquisire la conoscenza delle equazioni di Maxwell per il campo elettrostatico; acquisire in concetto di induzione elettrostatica parziale e completa; acquisire gli elementi di caratterizzazione elettrostatica di un conduttore all’equilibrio; acquisire le conoscenze relative ai sistemi di conduttori e condensatori
conoscenze e capacità di comprensione applicate: Saper risolvere semplici problemi di stima della capacità di distribuzioni di condensatori in serie e in parallelo
Unità didattica 7: corrente elettrica e leggi di Ohm
(ORE LEZIONE/ ESERCITAZIONE/LABORATORIO: 4/ 0/0).
- 1 (2 ore lezione): corrente elettrica; equazione di continuità; generatore; origine microscopica della resistenza; resistività;
- 2 (2 ore lezione): resistenze in conduttori ohmici; resistenze in serie e parallelo; legge di Ohm; effetto Joule; esempi di applicazione della legge di Ohm e calcolo della potenza dissipata
conoscenze e capacità di comprensione: Acquisire la conoscenza del fenomeno della conduzione elettrica nei metalli
conoscenze e capacità di comprensione applicate: Saper risolvere semplici problemi di applicazione della legge di Ohm
Unità didattica 8: Campo Magnetico, prima e seconda formula di Laplace, Forza di Lorentz
(ORE LEZIONE/ ESERCITAZIONE/LABORATORIO: 5/ 3/0).
- 1 (2 ore lezione): campo di induzione magnetica B; sorgenti; magneti permanenti e fili percorsi da correnti; prima formula di Laplace.
- 2 (2 ore lezione): campo generato da sorgenti di corrente stazionaria con geometrie semplici; seconda formula di Laplace.; MOMENTO MECCANICO SU CIRCUITI PIANI.
- 3 (1 ora lezione+ 1 ora esercitazione): Forza di Lorentz; legge di Biot-Savart applicata ad un filo rettilineo indefinito percorso da corrente stazionaria
- 4 (2 ore esercitazione): esercizi sul calcolo del campo di induzione magnetica da distribuzioni di correnti notevoli; esercizi sulla forza di Lorentz
conoscenze e capacità di comprensione: Acquisire il concetto di campo magnetico; acquisire le conoscenze relative ai moti di particelle cariche immerse in campi magnetici omogenei
conoscenze e capacità di comprensione applicate: Saper calcolare il campo generato da sorgenti di corrente stazionaria con geometrie semplici.
Unità didattica 9: Teorema di Ampere, Legge di FARADAYNEUMANNLENZ
(ORE LEZIONE/ ESERCITAZIONE/LABORATORIO: 5/ 3/0).
- 1 (2 ore lezione): Teorema di Ampere ; INDUZIONE ELETTROMAGNETICA;
- 2 (2 ore lezione): LEGGE DI FARADAYNEUMANNLENZ; AUTO E MUTUA INDUTTANZA;
- 3 (1 ora lezione+ 1 ora esercitazione): LEGGE DI FARADAYNEUMANNLENZ; AUTO E MUTUA INDUTTANZA; esempi di applicazione della legge di Faraday
- 4 (2 ore esercitazione): esercizi sulla LEGGE DI FARADAYNEUMANNLENZ
conoscenze e capacità di comprensione: Acquisire le conoscenze relative al fenomeno di induzione elettromagnetica
conoscenze e capacità di comprensione applicate: Saper calcolare la fem in casi semplici
Unità didattica 10: Equazioni di Maxwell; onde elettromagnetiche
(ORE LEZIONE/ ESERCITAZIONE/LABORATORIO: 2/ 0/0).
- 1 (2 ore lezione): Equazioni di Maxwell al caso non stazionario, correnti di spostamento, ONDE ELETTROMAGNETICHE E SPETTRO ASSOCIATO.
- 2 (2 ore esercitazione): esercitazione di riepilogo in previsione della prova intercorso
conoscenze e capacità di comprensione: Acquisire la conoscenza delle onde elettromagnetiche e delle loro proprietà
conoscenze e capacità di comprensione applicate: saper descrivere le proprietà dello spettro elettromagnetico
Metodi Didattici
LO SVOLGIMENTO DEL CORSO È ARTICOLATO IN ATTIVITA' DIDATTICA FRONTALI PER UN TOTALE DI 72 ORE COSI’ SUDDIVISE: LEZIONI (48 ORE) ED ESERCITAZIONI (24 ORE) SVOLTE ANCHE CON L’AUSILIO DI MATERIALE MULTIMEDIALE
LE ATTIVITA’ DI ESERCITAZIONE, SVOLTE IN AULA, SONO FINALIZZATE ALL’ACQUISIZIONE DA PARTE DELL’ALLIEVO CON MODALITA’ “HANDS-ON” DELLE LEGGI FONDAMENTALI APPRESE DURANTE IL CORSO ATTRAVERSO LA LORO APPLICAZIONE A SEMPLICI CASI FISICI ABBASTANZA REALISTICI.
PER POTER SOSTENERE LA VERIFICA FINALE DI PROFITTO E CONSEGUIRE I CFU RELATIVI ALL’ATTIVITÀ FORMATIVA, GLI ALLIEVI DOVRANNO AVER FREQUENTATO ALMENO IL 70% DELLE ORE PREVISTE DI ATTIVITÀ DIDATTICA FRONTALE.

Verifica dell'apprendimento
IL PROFITTO DEGLI ALLIEVI VIENE VALUTATO MEDIANTE UNA PROVA SCRITTA INTERMEDIA, UNA PROVA SCRITTA FINALE ED UN COLLOQUIO ORALE.
LA PROVA INTERMEDIA DELL DURATA DI 1,5 ORE CONSISTE NELLA RISOLUZIONE DI ESERCIZI/PROBLEMI FOCALIZZATI SUGLI ARGOMENTI DELLA PRIMA PARTE DEL CORSO.

LA PROVA SCRITTA FINALE, DELLA DURATA DI 1,5 ORE, CONSISTE NELLA RISOLUZIONE DI ESERCIZI/PROBLEMI FOCALIZZATI SUGLI ARGOMENTI DELLA SECONDA PARTE DEL CORSO.
OGNI PROVA SCRITTA CONSISTE NELLO SVOLGIMENTO DI ESERCIZI DELLA STESSA TIPOLOGIA DI QUELLI PROPOSTI NELLE ESERCITAZIONI.
GLI ALLIEVI CHE NON SOSTENGONO O NON SUPERANO LA PROVA INTERMEDIA O LA PROVA FINALE DOVRANNO SOSTENERE UNA PROVA SCRITTA COMPLETA, DELLA DURATA DI 2,5 ORE, COMPRENSIVA DI TUTTI GLI ARGOMENTI, CHE SI TERRA’ CONCOMITANTEMENTE ALLA PROVA FINALE.
ALLE PROVE SCRITTE È ASSEGNATO UN PUNTEGGIO IN TRENTESIMI. IL VOTO FINALE È OTTENUTO TENENDO CONTO DELL’ESITO DEL COLLOQUIO ORALE E DEL VOTO DELLE PROVE SCRITTE CHE HANNO UN PESO PREVALENTE NEL CALCOLO DEL VOTO FINALE.
LA LODE SARÀ ATTRIBUITA AGLI STUDENTI CHE DIMOSTRANO UNA ECCELLENTE CONOSCENZA DEI CONTENUTI DEL CORSO, UNA OTTIMA CAPACITÀ DI ESPOSIZIONE UNITAMENTE ALL’ABILITÀ DI APPLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE PER LA RISOLUZIONE DI PROBLEMI NON AFFRONTATI DURANTE IL CORSO.
Testi
CORRADO MENCUCCINI, VITTORIO SILVESTRINI, FISICA I, MECCANICA TERMODINAMICA, CORSO DI FISICA PER LE FACOLTÀ SCIENTIFICHE CORREDATO DI ESEMPI ED ESERCIZI, LIGUORI EDITORE
QUARTIERI, SIRIGNANO, ELEMENTI DI MECCANICA, CUES
MENCUCCINI, SILVESTRINI, FISICA II, LIGUORI EDITORE.
QUARTIERI, SIRIGNANO, ELEMENTI DI ELETTROMAGNETISMO, CUA;
FLEISCH, GUIDA ALLE EQUAZIONI DI MAXWELL, EDITORI RIUNITI UNIVERSITY PRESS.
PER APPROFONDIMENTI:
DAVID HALLIDAY, ROBERT RESNICK, KENNETH S. KRANE, FISICA VOL.1, QUALSIASI EDIZIONE
HALLIDAY, RESNICK, KRANE, FISICA 2, CASA EDITRICE AMBROSIANA.
MATERIALE DIDATTICO INTEGRATIVO SARÀ DISPONIBILE NELLA SEZIONE DEDICATA DELL'INSEGNAMENTO ALL'INTERNO DELLA PIATTAFORMA E-LEARNING DI ATENEO (HTTP://ELEARNING.UNISA.IT) ACCESSIBILE AGLI STUDENTI DEL CORSO TRAMITE LE CREDENZIALI UNICHE DI ATENEO.
Altre Informazioni
IL CORSO SARÀ EROGATO IN ITALIANO
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2024-11-05]