FISICA GENERALE 2

L’insegnamento ricade tra le attività formative di base del corso di laurea in Chimica e Tecnologie Sostenibili. Esso si propone di fornire agli/alle studenti conoscenza e competenze nei fondamenti dell’elettromagnetismo classico, della fisica delle onde, dell’ottica geometrica e fisica, al fine di essere in grado sia di descrivere situazioni e fenomeni di cui si ha esperienza quotidiana, sia di maneggiare principi e teorie di base relativi a concetti che verranno poi sviluppati nel corso di insegnamenti più avanzati.
Tra gli obiettivi formativi dell’insegnamento, si segnala innanzitutto lo sviluppo della capacità di applicare leggi e teorie fisiche allo studio delle proprietà di materiali e a casi concreti nell’ambito di quei fenomeni propri dell’elettromagnetismo, della propagazione di onde, dell’ottica. Nondimeno, particolare riguardo viene dato allo sviluppo della capacità di elaborare un ragionamento logico per la risoluzione di un problema, da realizzare con opportuno rigore metodologico. Inoltre, tramite la risoluzione di esercizi, ci si propone lo sviluppo della capacità di fornire stime relative a processi fisici di varia tipologia, riuscendo a valutare chiaramente gli ordini di grandezza e ad apprezzare il significato dei risultati.

1. Conoscenza e comprensione.
1.1. Conoscere e comprendere le principali teorie sviluppate nell’ambito dello studio dei fenomeni elettrici, magnetici, ondulatori e ottici.
1.2. Conoscere e comprendere la relazione tra la risposta elettrica, magnetica, ottica di un sistema sottoposto ad un opportuno stimolo e le relative proprietà fisiche.
1.3. Conoscere e comprendere gli ambiti di applicazione dei diversi approcci descrittivi, facenti capo a specifici modelli teorici.

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione.
2.1. Saper applicare i concetti e i modelli appresi nella risoluzione di problemi teorici e pratici.
2.2. Saper applicare i metodi e i modelli appresi nello studio delle proprietà di uno specifico sistema fisico, con particolare riferimento ai fenomeni dell’elettromagnetismo, ondulatori e ottici.

3. Capacità di giudizio.
3.1. Saper valutare la consistenza dei risultati derivanti dall’analisi di un sistema fisico effettuata sulla base delle nozioni apprese, sia in ambito teorico che sperimentale.
3.2. Saper effettuare un’analisi critica del metodo utilizzato per lo studio di uno specifico sistema fisico, valutando la possibilità di approcci alternativi.

4. Abilità comunicative.
4.1. Saper comunicare in forma scritta le conoscenze apprese e riferirsi all’effetto della loro applicazione con appropriato linguaggio scientifico e padronanza della relativa terminologia e simbologia.
4.2. Saper interagire in maniera costruttiva e rispettosa con il docente e con i compagni di corso, sia durante la lezione in aula che al di fuori di tale contesto.

5. Capacità di apprendimento.
5.1. Saper prendere appunti in maniera efficace e rigorosa, arrivando ad identificare e selezionare le nozioni e gli argomenti trattati a lezione in base alla loro importanza e priorità.
5.2. Saper consultare criticamente i testi e il materiale indicato dal docente.
5.3. Saper individuare fonti di riferimento alternative per lo studio, anche attraverso l’interazione con il docente.

Si richiede di aver pienamente raggiunto gli obiettivi formativi previsti dall’insegnamento di FISICA GENERALE 1 E LABORATORIO. In particolare, poiché gli/le studenti dovranno avere una completa padronanza degli argomenti, dei principi e dei modelli fondamentali nell’ambito della meccanica classica, è fortemente consigliato l’aver già conseguito il superamento dell’esame relativo al suddetto insegnamento.
Inoltre, si richiede di aver raggiunto gli obiettivi formativi previsti dagli insegnamenti fondamentali di matematica, ovvero ISTITUZIONI DI MATEMATICA CON ESERCITAZIONI – 1 e ISTITUZIONI DI MATEMATICA CON ESERCITAZIONI – 2. In particolare, è opportuno che gli/le studenti siano sia in possesso dei concetti di base relativi al calcolo differenziale e integrale, alle proprietà di funzioni vettoriali, alla trattazione di equazioni differenziali.

INTRODUZIONE
Presentazione del corso e descrizione del programma. Modalità d’esame, struttura delle lezioni e testi consigliati.

ELETTROSTATICA
Interazioni elettriche e carica elettrica. Legge di Coulomb. Campo elettrostatico generato da una carica puntiforme e da distribuzioni di cariche. Linee di forza.
Lavoro della forza elettrica. Potenziale ed energia potenziale elettrostatica. Moto di una carica in un campo elettrostatico. Campo elettrostatico come gradiente del potenziale. Superfici equipotenziali.
Dipolo elettrico e momento di dipolo. Forza su un dipolo elettrico.
Flusso di un campo vettoriale e del campo elettrico. Legge di Gauss. Campo e potenziale elettrostatici per distribuzioni di cariche di data simmetria.
Conduttori in equilibrio. Conduttori cavi e schermo elettrostatico.
Condensatori. Capacità di condensatori di data simmetria. Condensatore con dielettrico. Costante dielettrica relativa e assoluta. Cenni sulla polarizzazione dei dielettrici. Energia del campo elettrostatico. Collegamento di condensatori.
Conduzione e corrente elettrica. Intensità e densità della corrente. Legge di Ohm. Resistenza, resistività e conduttività elettrica. Potenza ed effetto Joule. Collegamento di resistori.
Circuiti in corrente continua. Forza elettromotrice. Leggi di Kirchhoff per le reti elettriche. Circuiti a corrente variabile. Processi di carica e scarica in un condensatore.

MAGNETISMO
Definizioni e fenomenologia di base del magnetismo. Campo magnetico e linee di campo. Forza di Lorentz. Forza magnetica su di una carica in moto e su di un conduttore percorso da corrente. Momenti meccanici su circuiti piani. Moto di una carica in un campo magnetico.
Campi magnetici prodotti da cariche in moto. Forza magnetica tra conduttori percorsi da corrente. Legge di Ampère. Calcolo del campo magnetico.
Proprietà magnetiche della materia. Permeabilità e suscettività magnetica. Sostanze diamagnetiche e paramagnetiche. Sostanze ferromagnetiche e ciclo d'isteresi. Flusso del campo magnetico.

CAMPI ELETTROMAGNETICI VARIABILI NEL TEMPO
Induzione elettromagnetica. Legge di Faraday-Neumann-Henry. Forza elettromotrice e campo elettrico indotto. Generatore di corrente continua e alternata. Legge di Felici. Autoinduzione e induttanza. Induttori. Extracorrenti in un circuito induttivo. Leggi orarie per la corrente in un circuito RL in serie. Energia del campo magnetico. Cenni su oscillazioni elettriche e circuiti in corrente alternata. Legge di Ampère-Maxwell. Equazioni di Maxwell. Cenni sulla relativa forma differenziale.

FENOMENI ONDULATORI
Definizione di onda. Funzione d'onda. Onda piana. Equazione di d'Alembert. Onda armonica. Enunciato del teorema di Fourier.
Richiamo al moto armonico semplice. Oscillatore armonico, smorzato, forzato.
Onde in più dimensioni. Intensità di un’onda. Polarizzazione per onde trasversali.
Principio di sovrapposizione. Interferenza. Onde stazionarie.
Onde elettromagnetiche. Relazioni tra campo elettrico e magnetico dell’onda. Onde elettromagnetiche nei mezzi trasparenti. Indice di rifrazione. Polarizzazione delle onde elettromagnetiche. Densità di energia di un'onda elettromagnetica. Cenni sulla radiazione prodotta da un dipolo oscillante. Spettro della radiazione elettromagnetica.

OTTICA
Propagazione della luce. Enunciato del principio di Huygens-Fresnel. Leggi della riflessione e della rifrazione. Angolo limite e riflessione totale. Dispersione della luce. Caratteristiche ondulatorie della luce. Sorgenti coerenti.
Interferenza di onde luminose. Frange d'interferenza. Dispositivo di Young. Fenomeni d'interferenza su lamine sottili. Interferenza prodotta da N sorgenti coerenti.
Fenomeni di diffrazione. Diffrazione di Fraunhofer prodotta da una fenditura. Reticolo di diffrazione.

Come base per lo studio degli argomenti previsti dal programma, nonché per approfondire i concetti trattati a lezione , ogni testo di Fisica generale a livello universitario è da ritenersi adeguato. Eventualmente, gli/le studenti potranno consultare il docente per l’approvazione del testo. Data anche la validità della sezione relativa agli esercizi proposti, che costituiscono una base adeguata per la preparazione degli/delle studenti in vista della prova scritta, viene suggerito il seguente testo:
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, “Elementi di Fisica Vol. 2 - Elettromagnetismo e Onde” EdiSES, Napoli, 2008.

Altri titoli raccomandabili:
J. Walker, D. Halliday, R. Resnick, "Halliday-Resnick Fondamenti di Fisica", Casa Editrice Ambrosiana, Milano, 2015.
R. A. Serway, J. W. Jewett Jr., “Principi di Fisica”, EdiSES, Napoli, 2015.

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso una prova scritta, il cui superamento è condizione obbligatoria per la registrazione dell’esame. La prova verte su tutto il programma, così come riportato nella sezione “Contenuti”, e prevede sostanzialmente un egual numero di:
(i) esercizi numerici, comprendenti ciascuno uno o più quesiti relativi al calcolo di una specifica grandezza fisica, riportando con coerenza e chiarezza formale il procedimento utilizzato per la soluzione;
(ii) domande teoriche, consistenti nell’individuazione, nell’enunciazione e nella dimostrazione di leggi e principi relativi alla situazione proposta dal quesito.
Nel complesso, la prova mira ad accertare l’acquisizione da parte degli/delle studenti dei concetti fondanti della materia esposti a lezione e l’abilità nel risolvere problemi inerenti gli argomenti dell’insegnamento, andando ad applicare con rigore e consistenza i metodi appresi.
La prova avrà durata compresa tra le due e le tre ore e, durante la stessa, non è ammesso l'uso né di libri o appunti, né di qualsiasi supporto elettronico, ad eccezione di una calcolatrice scientifica.

L’insegnamento è organizzato in lezioni frontali, durante le quali il docente si avvale simultaneamente dell’utilizzo della lavagna e della proiezione di presentazioni (documenti powerpoint).
Tramite la piattaforma “moodle” di Ateneo, vengono resi disponibili:
- il materiale didattico proiettato durante le lezioni:
- alcuni testi d’esame come supporto alla preparazione della prova scritta.

Italiano

Accessibilità, Disabilità e Inclusione

Accomodamenti e Servizi di Supporto per studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento:

Ca’ Foscari applica la Legge Italiana (Legge 17/1999; Legge 170/2010) per i servizi di supporto e di accomodamento disponibili agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento. In caso di disabilità motoria, visiva, dell’udito o altre disabilità (Legge 17/1999) o un disturbo specifico dell’apprendimento (Legge 170/2010) e si necessita di supporto (assistenza in aula, ausili tecnologici per lo svolgimento di esami o esami individualizzati, materiale in formato accessibile, recupero appunti, tutorato specialistico a supporto dello studio, interpreti o altro), si contatti l’ufficio Disabilità e DSA disabilita@unive.it.

scritto