Fisica Sperimentale II

Il corso sarà principalmente dedicato all’elettromagnetismo, partendo dallo studio dei fenomeni elettrici e magnetici per arrivare alle equazioni di Maxwell e alle onde elettromagnetiche. Saranno inoltre trattati i principi fondamentali dell’ottica geometrica e della fisica dei fluidi.

Elettrostatica
• Cariche elettriche e forza di Coulomb.
• Campo elettrico.
• Dipolo elettrico.
• Flusso del campo elettrico.
• Legge di Gauss e principali applicazioni.
• Campo elettrico generato da distribuzioni planari di carica.
• Campo elettrico tra le armature di un condensatore.
• Energia potenziale elettrostatica e potenziale elettrico.
• Relazione tra lavoro ed energia potenziale.
• Energia potenziale di sistemi di cariche puntiformi.
• Calcolo del campo elettrico, del potenziale e del lavoro nel caso di distribuzioni lineari di carica e condensatori.

Corrente elettrica e circuiti
• Corrente elettrica e generatori di tensione.
• Considerazioni energetiche nei circuiti elettrici.
• Prima e seconda legge di Ohm.
• Resistività e sua dipendenza dalla temperatura.
• Introduzione alla superconduttività.
• Interpretazione microscopica della corrente elettrica.
• Circuiti elettrici.
• Resistenze in serie e in parallelo.
• Leggi di Kirchhoff.
• Condensatori in serie e in parallelo.
• Energia immagazzinata in un condensatore.
• Capacità di un condensatore con e senza materiale dielettrico.
• Circuiti RC.

Magnetismo ed elettromagnetismo
• Introduzione ai fenomeni magnetici e all’elettromagnetismo.
• Campo magnetico.
• Forza di Lorentz.
• Moto circolare di una particella carica in un campo magnetico.
• Moto di particelle cariche in campi elettrici e magnetici.
• Spettrometro di massa.
• Legge di Biot–Savart.
• Campo magnetico generato da un filo percorso da corrente.
• Campo magnetico all’interno di un solenoide.
• Forza di Ampère tra due fili percorsi da corrente.
• Principi di funzionamento del motore elettrico e degli altoparlanti.

Induzione elettromagnetica e onde elettromagnetiche
• Induzione elettromagnetica.
• Legge di Faraday.
• Flusso del campo magnetico.
• Legge di Lenz.
• Applicazioni dell’induzione elettromagnetica.
• Equazioni di Maxwell.
• Onde elettromagnetiche.
• Equazione di propagazione delle onde elettromagnetiche.
• Velocità della luce.
• Frequenza e lunghezza d’onda.
• Effetto Doppler.
• Energia trasportata dalle onde elettromagnetiche.
• Spettro elettromagnetico.
• Polarizzazione.
• Legge di Malus.

Ottica geometrica
• Riflessione e rifrazione della luce.
• Specchi piani e sferici.
• Lenti sottili.
• Costruzione geometrica delle immagini.
• Applicazioni, esempi ed esercizi.

Fisica dei fluidi
• Pressione nei fluidi.
• Principio di Archimede.
• Equazione di continuità.
• Equazione di Bernoulli.
• Applicazioni, esempi ed esercizi.

Testi consigliati
Hugh D. Young, Roger A. Freedman e A. Lewis Ford:
• Principi di fisica con MasteringPhysics, Volume 1: Meccanica, onde e termodinamica.
• Principi di fisica con MasteringPhysics, Volume 2: Elettromagnetismo e ottica.

Non sono previsti prerequisiti formali obbligatori. È tuttavia fortemente raccomandato aver frequentato e superato l’esame di Fisica Sperimentale I, poiché il corso presuppone la conoscenza dei concetti fondamentali di meccanica, termodinamica e onde, nonché delle principali metodologie per la risoluzione di problemi di fisica generale.

Sono inoltre richieste conoscenze matematiche di base, comprendenti algebra, geometria, trigonometria e nozioni elementari di calcolo differenziale e integrale.

Il libro di testo consigliato è composto di due volumi:

-Principi di fisica con MasteringPhysics, Volume 1: Meccanica, Onde e Termodinamica
Autori: Hugh D. Young - Roger A. Freedman - A. Lewis Ford

- Principi di fisica con MasteringPhysics, Volume 2: Elettromagnetismo e ottica
Autori: Hugh D. Young - Roger A. Freedman - A. Lewis Ford

L’insegnamento sarà erogato esclusivamente in presenza attraverso lezioni frontali ed esercitazioni dedicate all’applicazione dei concetti teorici e alla risoluzione di problemi di fisica generale.

La frequenza delle lezioni e delle esercitazioni è obbligatoria.

La valutazione dell’apprendimento sarà effettuata mediante una serie di prove intermedie svolte durante il corso, la preparazione e la presentazione di un progetto finale e un esame orale.

Le prove intermedie saranno finalizzate a verificare progressivamente la comprensione degli argomenti trattati e la capacità di applicare i principi fisici alla risoluzione di problemi.

Il progetto finale valuterà la capacità dello studente di approfondire e presentare in modo chiaro, sintetico e scientificamente corretto un argomento pertinente ai contenuti del corso.

L’esame orale sarà volto a verificare la conoscenza complessiva degli argomenti, la comprensione dei principi fisici fondamentali, la capacità di stabilire collegamenti tra i diversi contenuti e l’uso appropriato del linguaggio scientifico.