a.a. : Ore: 56 Crediti totali: 6 Tipologia di insegnamento: intero Docente: Prof. Emilio Mariotti associato

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1 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. : 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

2 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. grandezze fisiche: un elenco 4. perchè le grandezze fondamentali sono fondamentali? 5. cenni sulle interazioni fondamentali 6. calcolo dimensionale 7. uso del calcolo dimensionale a scopo predittivo 8. 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. il procedimento di misura e la precisione associata 13. valore vero, stima, errore 14. tipi di errore 15. accuratezza e precisione 16. cifre significative e arrotondamento 17. propagazione degli errori 18. distribuzione dei dati su un intervallo 19. rappresentazione con gli istogrammi 20. media e varianza, deviazione standard 21. interpretazione statistica della misura

3 22. distribuzione normale o gaussiana 23. 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. forze costanti e applicazioni 43. l importanza delle condizioni iniziali 44. moti rettilinei e parabolici 45. forza gravitazionale 46. moto circolare 47. rappresentazione con coordinate polari

4 48. velocità angolare 49. accelerazione centripeta e tangenziale 50. Laboratorio: il pendolo semplice 51. le leggi di Keplero 52. forza elastica 53. moto armonico 54. Laboratorio: metodi di misura della costante elastica di una molla 55. quando la somma delle forze esterne si annulla 56. quantità di moto e sua conservazione 57. collisioni 58. statica ENERGIA E SUE TRASFORMAZIONI 59. il concetto intuitivo di energia e la sua formalizzazione 60. lavoro di una forza 61. prodotto scalare tra vettori 62. potenza 63. il teorema delle forze vive 64. forze conservative 65. energia potenziale 66. conservazione dell energia meccanica 67. attrito e generazione di calore LE ALTRE GRANDEZZE DINAMICHE FONDAMENTALI 68. il concetto di corpo rigido 69. la possibilità di separare le traslazioni dalle rotazioni 70. il momento di una forza rispetto a un polo 71. prodotto vettore tra vettori 72. la seconda equazione cardinale 73. quando la somma dei momenti delle forze esterne si annulla 74. momento angolare e sua conservazione

5 75. statica del corpo rigido PER DESCRIVERE SISTEMI PIU COMPLICATI 76. il concetto di fluido: fluidi ideali e reali 77. il concetto intuitivo di pressione e la sua formalizzazione 78. equazione di Bernoulli 79. casi particolari 80. il principio di Archimede 81. la legge di Stevino 82. il barometro di Torricelli 83. il trasferimento di una perturbazione 84. onde meccaniche 85. corde vibranti 86. lunghezza d onda e frequenza 87. velocità di un onda 88. energia di un onda 89. elementi di acustica 90. 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;

6 4. Taylor, Introduzione all'analisi degli errori, Zanichelli; 5. Serway, Jewett - Principi di Fisica (vol.1), Edises