1. Prerequisiti - Prerequisites

  • Italiano
    • Competenze attese in ingresso (richieste all'inizio del corso)

      Basi di Matematica: equazioni, trigonometria, calcolo vettoriale, derivate ed integrali fondamentali.

    • Eventuali corsi propedeutici (forniscono le "competenze attese in ingresso")

      nessuno

  • English
    • Required incoming expertise
    • Preparatory Courses
 

2. Obiettivi formativi - Learning objectives

  • Italiano

    Si intende fornire allo studente semplici applicazioni della Fisica nell'ambito delle conoscenze di base, dalla meccanica all'ottica, imparando a riconoscere i principi e le leggi fisiche sottostanti ed a sviluppare le equazioni necessarie per descriverle.

  • English
 

3. Risultati dell'apprendimento attesi - Learning outcomes

  • Competenze attese in uscita (acquisite durante il corso)

    Buona conoscenza di fenomeni fisici che appartengono alla vita di tutti i giorni o all'area delle grande scoperte tecnologiche del XX secolo, per un utilizzo creativo nella produzione di tool didattici per la fisica.

 

4. Programma - Course Syllabus

  • Italiano

    1. Cinematica del punto materiale: moto rettilineo e moto circolare uniforme. 1.1 Spazio, velocità, accelerazione. 1.2 Elementi di calcolo vettoriale. 1.3 Moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato. 1.4 Moto parabolico (semplice e relativo). 1.5 Moto circolare, uniforme e non, orizzontale e verticale (semplice e relativo). 1.6 Moto relativo: moto della barca in un fiume; moto di un corpo da un veicolo in moto.

    2. Fondamenti di dinamica. 2.1 Leggi della dinamica. 2.2 Gravitazione universale: legge di Newton, esperienza di Cavendish. 2.3 Velocità e distanza dalla terra per un satellite geostazionario 2.4 Sistemi inerziali e non inerziale: peso ed 'assenza di peso'. 2.5 Concetto di vincolo e di reazioni vincolare. 2.6 Piano inclinato.

    3. Forze d'attrito. 3.1 Attrito statico e dinamico. 3.2 Equilibrio di un corpo su un piano inclinato scabro. 3.3 Moto circolare con attrito: forze agenti su un'automobile che percorre una curva, in piano o con curva sopraelevata; velocità limite.

    4. Lavoro ed energia. Conservazione dell'energia meccanica. 4.1 Lavoro di forze costanti e variabili: definizione del segno del lavoro. 4.2 Energia cinetica. 4.3 Forze conservative, non conservative, e dissipative. 4.4 Energia potenziale (gravitazionale e elastica). 4.5 Conservazione dell'energia meccanica. 4.6 Moto di corpi utilizzando la conservazione dell'energia meccanica. 4.7 Effetti energetici della presenza di forze d'attrito.

    5. Quantità di moto, impulso e conservazione della quantità di moto. 5.1 Quantità di moto. 5.2 Impulso e forze impulsive; teorema dell'impulso. 5.3 Quantità di moto per sistema a massa fissa ed a massa variabile: moto del razzo.

    6. Urti elastici e anelastici. 6.1 Urti ed energia. 6.2 Pendolo balistico. 6.3 Urti in due dimensioni

    7.Centro di massa. 7.1 Centro di massa: moto traslatorio; leggi della dinamica. 7.2 Centro di massa e baricentro. 7.3 Centro di massa del corpo umano.

    8. Moto traslatorio e rotatorio. 8.1 Momento della forza e momento torcente. 8.2 Momento d'inerzia (calcolo per solidi semplici, tabelle per solidi particolari). 8.3 Leggi della dinamica rotazionale. 8.4 Moto di una carrucola. 8.5 Momento torcente e reazioni vincolari. 8.6 Energia cinetica rotazionale. 8.7 Moto traslatorio e rotatorio lungo un piano inclinato. 8.8 Moto roto-traslatorio e attrito. 8.9 Lavoro e potenza del momento torcente. 8.10 Conservazione del momento angolare. 8.11 Applicazione al corpo umano.

    9. Statica e sistemi all'equilibrio. 9.1 Equilibrio di forze: applicazioni a muscoli e giunture. 9.2 Equilibrio di forze: applicazioni architettoniche.

    10. Elasticità, sforzo e deformazione.

    11. Moduli elastici, di taglio, di compressione, 11.1 Condizioni di equilibrio in trazione e compressione. 11.2 Applicazioni a muscoli e giunture. 11.3 Applicazioni architettoniche.

    12. Moto armonico. 12.1 Oscillatore armonico semplice e forzato. 12.2 Considerazioni energetiche nel moto armonico.

    13. Meccanica ondulatoria. 13.1 Natura e propagazione delle onde. 13.2 Onde meccaniche: trasversali, longitudinali e di superficie. 13.3 Energia, potenza e intensità delle onde. 13.4 Riflessione e trasmissione delle onde meccaniche.

    14. Acustica. 14.1 Caratteristiche del suono. 14.2 Livello di intensità sonora. 14.3 L'orecchio umano. 14.4 Sensibilità acustica. 14.5 Interferenza. 14.6 Onde stazionarie. 14.7 Battimenti. 14.8 Acustica degli strumenti musicali: strumenti a corda e a fiato; analisi timbrica. 14.9 Effetti supersonici. 14.10 Effetto doppler. 14.11 Applicazioni ultrasoniche militari: sonar. 14.12 Applicazioni ultrasoniche mediche: ecografia, eco-doppler.

    15. Ottica geometrica. 15.1 Modello a raggi. 15.2 Rifrazione e riflessione della luce; legge di Snell. 15.3 Formazione delle immagini: immagine reale e virtuale. 15.4 Specchi piani. 15.5 Specchi sferici: concavi e convessi; equazione degli specchi. 15.6 Effetti di rifrazione. 15.7 Effetti di riflessione totale: strumenti ottici prismatici e fibre ottiche. 15.8 Lenti sferiche sottili: divergenti e convergenti; equazione delle lenti. 15.9 Sistemi di lenti sottili. 15.10 Equazione del costruttore di lenti.

    16. Ottica ondulatoria. 16.1 Principio di Huygens: definizione e legge di Snell. 16.2 Diffrazione e interferenza: fenditure di Young, diffrazione su oggetti e reticolo di diffrazione. 16.3 Fenomeni di dispersione: prisma e arcobaleno. 16.4 Ottica dei miraggi. 16.5 Interferenza su lamine sottili: bolle di sapone, anelli di Newton e rivestimento antiriflesso.

    17. Applicazioni ottiche tecnologiche e medicali. 17.1 La macchina fotografica e gli obbiettivi fotografici. 17.2 L'occhio umano: cenni anatomici e analisi dei difetti visivi. 17.3 Applicazioni oculistiche. 17.4 Aberrazione di lenti e specchi: cenni. 17.5 Strumenti ottici complessi: lenti di ingrandimento, microscopio semplice e composto, cannocchiale, telescopio riflettore e rifrattore. 17.6 Limite di risoluzione di strumenti ottici.


  • English

    Physics for Virtual Reality Applications

    1. Kinematics 1.1 Space, speed,acceleration 1.2 Vectors 1.3 Motion along a straight line: uniform velocity, uniform speed 1.4 Parabolic motion 1.5 Circular motion, uniform and not 1.6 Relative motion

    2. Fundamental dynamics 2.1 Law of Dynamics 2.2 Gravitation: Newton's law, Cavendish' experience 2.3 Geosynchronous satellite: speed, orbit 2.4 Inertial and not-inertial reference frames 2.5 Constrains and forces 2.6 Inclined plane

    3. Friction 3.1 Static and dynamic friction. 3.2 Equilibrium on an inclined rough plane 3.3 Circular motion and friction.

    4. Energy and work 4.1 Work 4.2 Kinetic energy 4.3 Conservative and dissipative forces 4.4 Potential energy 4.5 Conservation of energy 4.6 Motion description through energy conservation 4.7 Energy and friction

    5. Quantity of motion 5.1 Quantity of motion (conservation) 5.2 Impulse and forces; impulse theorem 5.3 Fixed and variable motion; the rocket

    6. Elastic and inelastic scattering 6.1 Scattering and energy 6.2 Ballistic pendulum 6.3 Bi-dimensional scattering

    7. Centre of mass 7.1 Translation, law of dynamics. 7.2 Centre of gravity 7.3 Human body centre of mass.

    8. Translational and rotational motion 8.1 Torque 8.2 Moment of inertia 8.3 Rotational dymanics 8.4 Motion of the pulley 8.5 Constraints and torque 8.6 Rotational kinetic energy 8.7 Translational and rotational motion on an inclined plane 8.8 Roto-translation and friction 8.9 Angular momentum conservation 8.10 Applications to human body

    9. Statics and equilibrium 9.1 Applications to muscles and joints 9.2 Applications to architecture

    10. Elasticity, strain and deformation

    11. Elasti, shear and compression modulus 11.1 Equilibrium in traction and compression 11.2 Applications to muscles and joints 11.3 Applications to architecture

    12. Harmonic motion 12.1 Harmonic oscillator: simple and forced. 12.2 Energetic description of the harmonic oscillator.

    13. Wave mechanics 13.1 Waves and propagation 13.2 Mechanical waves: transverse, longitudinal and surface waves 13.3 Energy, power and intensity 13.4 Reflection and transmission

    14. Acoustics 14.1 Sound 14.2 Intensity 14.3 The human ear 14.4 Sensibility 14.5 Interference 14.6 Stationary waves 14.7 Batiments 14.8 Musical instuments: string and winds; timbric analysis 14.9 Supersonic effects 14.10 Doppler effect 14.11 Military applications: sonar 14.12 Medical applications: scan, eco-doppler

    15. Geometrical Optics 15.1 Rays model 15.2 Refraction and reflection; Snell's law 15.3 Virtual and real images 15.4 Planar mirrors 15.5 Spherical mirrors; mirrors law 15.6 Refractive effects 15.7 Total reflection: prisms and optic fibers 15.8 Thin spheric lenses; lenses law 15.9 Systems of thin lenses 15.10 Lenses costructor law

    16. Wave optics 16.1 Huygens' principle; Snell's law deduction 16.2 Diffraction and interference: Young's experience; diffraction on objects; reticula 16.3 Dispersion: prisms and rainbow 16.4 Optics of mirages 16.5 Interference on thins foil: soap bubbles, Newton's ring, antiglare treatment

    17. Optical applications 17.1 Camera and lenses 17.2 Human eye: anatomy, ametropies 17.3 Ophthalmic applications 17.4 Aberrations of lenses and mirrors 17.5 Complex optical systems: hand lens, microscope, telescopes 17.6 Resolution of optical instruments


 

5. Modalità di verifica dell'apprendimento - Course grade determination

Esame orale, con discussione delle applicazioni sviluppate durante il corso.

5.1 Controllo dell'apprendimento durante il corso

 

6. Modalità d'insegnamento - Course structure

Lezioni ed esercitazioni Durante le lezioni si utilizzano le slides (fornite in formato pdf) integrandole con spiegazioni alla lavagna; le slides, seppur esaustive, non esauriscono la totalità del programma, ma solo la sua grande maggioranza.

 

7. Attività di supporto - Optional activities

Google calendar del corso: https://calendar.google.com/calenda...

 

8. Testi consigliati e bibliografia - Reading materials

1. GIANCOLI Fisica Casa Editrice Ambrosiana oppure qualsiasi testo di Fisica I per Scienze o Ingegneria, come, ad esempio:

2. SERWAY Fisica 1 EdiSes 3. RESNICK, HALLIDAY, KRANE Fisica 1 Casa Editrice Ambrosiana