Corso di laurea magistrale in Chimica Industriale

Fisica (Nuovo Ordinamento D.M. 270)

Anno accademico 2010/2011

Sommario insegnamento

• Obiettivi formativi
• Programma
• Testi consigliati e bibliografia
• Note
• Strumenti didattici
• Scheda del corso

Obiettivi formativi

Lo scopo principale del corso consiste nel mettere gli studenti nella condizione di comprendere i principi fondamentali della Fisica e di acquisire un atteggiamento critico e un metodo che consenta loro un raccordo culturalmente efficace con le altre discipline. Per questa ragione verranno approfonditi alcuni argomenti, quali quelli legati a fenomeni di trasporto, alla teoria cinetica dei gas, all’analisi dimensionale in fluidodinamica.

Programma

Prima parte 6 CFU

Introduzione. Grandezze fisiche. Unita` di misura. Analisi dimensionale.
Cifre significative. Vettori e scalari. Sistemi di coordinate.
Cinematica. Moto in una dimensione. Velocita` media. Velocita` istantanea.
Accelerazione. Moto con accelerazione costante. Corpi in caduta libera. Moto
circolare uniforme. Accelerazione tangenziale e radiale.
Dinamica. Il concetto di forza. Prima legge di Newton. Massa inerziale.
Seconda legge di Newton. Forza gravitazionale e peso. Terza legge di Newton.
Applicazioni delle leggi di Newton. Corpi in equilibrio. Corpi accelerati. Forze di
attrito. Forze ritardanti, proporzionali alla velocità. Le forze fondamentali
della natura (cenni).
Lavoro ed energia. Energia cinetica. Teorema dell’energia cinetica. Potenza.
Energia potenziale. Forze conservative e non conservative. Conservazione
dell’energia meccanica. Conservazione dell’energia in generale. Lavoro svolto da
forze non conservative. Diagrammi di energia e stabilita’ dell’equilibrio.
Quantita` di moto e conservazione della quantita` di moto. Impulso. Urti
elastici e anelastici.
Centro di massa (cenni). Moto di un sistema di punti materiali (cenni).
Cinematica e dinamica rotazionale.
Velocita` e accelerazione angolare. Cinematica rotazionale. Energia cinetica
rotazionale. Momento di inerzia. Momento di una forza. Equilibrio di un corpo
rigido. Momento angolare e conservazione del momento angolare.
Quantizzazione del momento angolare (cenni).
La legge di gravitazione universale. Le leggi di Keplero. Energia meccanica per
un orbita circolare. Energia potenziale gravitazionale. Velocita` di fuga.
Modello di Bohr per l’atomo di idrogeno (cenni).
Moto oscillatorio. Moto armonico semplice. Moto di una massa collegata a una
molla. Legge di Hooke. Energia dell’oscillatore armonico semplice.
Moto ondulatorio. Caratteristiche delle onde. Tipi di onde. Propagazione di
onde unidimesionali e trasversali. Propagazione di un’onda in una corda. Onde
longitudinali. Le onde sonore. Propagazione di onde sinusoidali. Sovrapposizione
e interferenza di onde. Sovrapposizione e interferenza di onde sinusoidali.
Polarizzazione. Riflessione e rifrazione della luce. Prismi. Riflessione totale.
Interferenza. Iterferometro di Michelson. Diffrazione. Risoluzione della
singola fenditura. Reticolo di diffrazione. Diffrazione di raggi X da cristalli.
Meccanica dei fluidi. Pressione. Legge di Stevino. Legge di Pascal. Misure di
pressione. Principio di Archimede.
Dinamica dei fluidi. Equazione di continuita`.
Elettrostatica. Cariche elettriche. La legge di Coulomb. Campo elettrico.
Dipolo elettrico. Teorema di Gauss. Conduttori in equilibrio elettrostatico.
Differenza di potenziale e potenziale elettrico. Potenziale di un conduttore
carico. Capacita`. Condensatori. Energia immagazzinata in un condensatore.
Condensatori in serie e parallelo.
Corrente elettrica. Legge di Ohm. Conduttivita`. Energia e potenza elettrica.
Resistivita` e variazione della resistivita` con la temperatura per conduttori.
Forza elettromotrice. Resistori in serie e parallelo. Leggi di Kirchhoff.
Campo magnetico. Forza di Lorentz. Forza magnetica su un conduttore
percorso da corrente. Momento agente su una spira in campo magnetico
uniforme. Legge di Biot-Savart. Forza magnetica fra due conduttori paralleli.
Teorema di Ampere. Materiali diamagnetici, paramagnetici e ferromagnetici.
Legge di Faraday. F.e.m. dinamica. Legge di Lenz. Generatore di corrente
alternata. Autoinduzione.
Equazioni di Maxwell (cenni). Onde elettromagnetiche. Energia trasportata
dalle onde elettromagnetiche (cenni). Lo spettro delle onde elettromagnetiche.

Seconda parte 2 CFU

Eventuali integrazioni sono disponibili sul sito web del corso.
Fenomeni di elasticità: legge di Hooke (richiami). Sforzi normali e di taglio.
Deformazioni per compressione, scorrimento e torsione. Pendolo di torsione.
Legge di Poisson. Materiali non hookiani, rottura dei materiali. Compressione
uniforme.
Teoria cinetica dei gas (richiami): Relazione tra temperatura ed energia
cinetica media delle molecole. Equipartizione dell’energia. Calori molari. Libero
cammino medio. Distribuzione maxwelliana delle velocità.
Teorema di Bernoulli. Viscosità: legge di Newton. Deduzione della legge di Newton per i
gas e per i liquidi. Moto fluido viscoso laminare. La legge di Hagen Poiseuille. Fluidi non
newtoniani: cenni. Moto in un fluido: la legge di Stokes. Analisi dimensionale: teorema di
Buckingham. Moto fluido turbolento: numero di Reynolds.
Tensione superficiale. Capillarità e legge di Jurin.
Trasporto del calore: conduzione, convezione, irraggiamento. Legge di Fourier.
Trasmissione del calore attraverso una parete (semplice e composita).
Equazione differenziale di Fourier. Equazione di Fourier nel caso generale.
Resistenza termica. Dissipazione del calore in un filo percorso da corrente
elettrica. Fenomeni di diffusione: legge di Fick. Deduzione della legge di
Fourier nei gas

Testi consigliati: “Principi di Fisica” Serway & Jewett, Quarta edizione Volumi I e II, EdiSeS

oppure “Fondamenti di Fisica” Halliday-Resnick-Walker

Eventuali integrazioni sono disponibili sul sito web del corso.

Note

MASSIMA ATTENZIONE !

A partire dal 18 febbraio 2013 l'esame finale consiste in una prova scritta, con problemi e domande aperte su tutto il prgramma svolto di 8CFU, ci saranno anche domande sulle dimensioni e le unità di misura delle grandezze fisiche. I problemi saranno simili a quelli svolti durante il corso o simili a quelli della lista che vi ho dato.

INOLTRE, le date delll'appello saranno coincidenti con quelle degli appelli per l'esonero del corso di Fisica di Chimica e Tecnologie Chimiche. Per iscrivervi dovete utilizzare la piattaforma ESSE3 per gli appelli di Chimica Industriale.

Modalità di svolgimento del corso: tradizionale

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