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. 5. 6. 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. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 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 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 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 59. 60. 61. 62. 63. 64. 65. 66. 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 68. 69. 70. 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” 76. 77. 78. 79. 80. 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 83. 84. 85. 86. 87. 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