Pantaleo Davide COZZOLI

Pantaleo Davide COZZOLI

Professore II Fascia (Associato)

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01: FISICA SPERIMENTALE.

Dipartimento di Ingegneria dell'Innovazione

Centro Ecotekne Pal. O - S.P. 6, Lecce - Monteroni - LECCE (LE)

Ufficio, Piano terra

Telefono +39 0832 29 7720

SSD FIS/01: "Fisica Sperimentale della Materia"

Area di competenza:

1) Fisica, chimica-fisica e chimica dei materiali inorganici a ridotta dimensionalità, con particolare riferimento a (i) nanocristalli mono-componente  e (ii) nanocristalli eterostrutturati multi-componente a base di materiali semiconduttori (inclusi ossidi), metallici (inclusi plasmonici) e magnetici.

2) Tecniche colloidali per la  sintesi chimica e funzionalizzazione di nanocristalli inorganici con parametri strutturali, dimensionali, morfologici e topologici programmabili

3) Caratterizzazione avanzata delle proprietà strutturali, ottiche, magnetiche e catalitiche dei solidi inorganici  alla nanoscala

4) Applicazione di nanomateriali inorganici (con particolare riferimento ai nanocristalli colloidali) in processi e dispositivi optoelettronici (celle solari, batterie, sensori, etc.), in biomedicina (tecniche di imaging, diagnosi e terapia) ed in (foto)catalisi (per bonifica ambientale, produzione di carburanti solari, riciclo di CO2, sintesi ecosostenible di molecole organiche)

Orario di ricevimento

Si ricevono gli studenti in qualsiasi giorno della settimana, previo  appuntamento da concordare via e-mail.

Recapiti aggiuntivi

Dipartimento di Matematica e Fisica "E. De Giorgi", Edificio Fiorini, piano terra, stanza 115

Telefono (ufficio): +39 0832 297497

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Didattica

A.A. 2023/2024

FISICA GENERALE II (MODULO A)

Corso di laurea MATEMATICA

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 42.0

Anno accademico di erogazione 2023/2024

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno di corso 3

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO COMUNE

FISICA II

Corso di laurea OTTICA E OPTOMETRIA

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 8.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 72.0

Anno accademico di erogazione 2023/2024

Per immatricolati nel 2022/2023

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO GENERICO/COMUNE

Sede Lecce

A.A. 2022/2023

FISICA GENERALE II (MODULO A)

Corso di laurea MATEMATICA

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 42.0

Anno accademico di erogazione 2022/2023

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno di corso 3

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO COMUNE

FISICA II

Corso di laurea OTTICA E OPTOMETRIA

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 8.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 72.0

Anno accademico di erogazione 2022/2023

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO GENERICO/COMUNE

Sede Lecce

A.A. 2021/2022

CRESCITA E NANOFABBRICAZIONE

Corso di laurea FISICA

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Lingua ITALIANO

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso NANOTECNOLOGIE, FISICA DELLA MATERIA E APPLICATA

Sede Lecce

FISICA GENERALE II (MODULO A)

Corso di laurea MATEMATICA

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 42.0

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno di corso 3

Struttura DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA "ENNIO DE GIORGI"

Percorso PERCORSO COMUNE

MODULO A

Corso di laurea BENI CULTURALI

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 48.0

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI BENI CULTURALI

Percorso TECNOLOGICO

MODULO A

Corso di laurea BENI CULTURALI

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 36.0

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI BENI CULTURALI

Percorso ITALO CINESE TECHNOLOGY

A.A. 2020/2021

FISICA GENERALE I

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce

FISICA GENERALE II

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce

A.A. 2019/2020

FISICA GENERALE I

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce

FISICA GENERALE II

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce

A.A. 2018/2019

FISICA GENERALE I

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce

FISICA II

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Tipo corso di studio Laurea

Lingua ITALIANO

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Per immatricolati nel 2017/2018

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELL'INNOVAZIONE

Percorso PERCORSO COMUNE

Sede Lecce

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FISICA GENERALE II (MODULO A)

Corso di laurea MATEMATICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 42.0

Per immatricolati nel 2022/2023

Anno accademico di erogazione 2024/2025

Anno di corso 3

Semestre Primo Semestre (dal 16/09/2024 al 13/12/2024)

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

FISICA GENERALE II (MODULO A) (FIS/01)
FISICA GENERALE II (MODULO A)

Corso di laurea MATEMATICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 42.0

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno accademico di erogazione 2023/2024

Anno di corso 3

Semestre Primo Semestre (dal 18/09/2023 al 15/12/2023)

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Si richiede il possesso di nozioni di Analisi Matematica e Geometria I, II e III, con particolare riferimento all'algebra e all'analisi vettoriale; si richiede, inoltre, il superamento dell'esame di Fisica Generale 1.

ll corso propone una panoramica dei fenomeni elettrici e magnetici stazionari nel vuoto, inquadrati nell’elettromagnetismo classico come "teoria di campo", ed offre un approccio metodologico alla risoluzione dei relativi problemi. Allo scopo le lezioni teoriche sono integrate con esercizi e problemi che permettono di comprendere le diversificate applicazioni delle nozioni proposte. Il corso esordisce con l’introduzione del concetto di “campo” in fisica, richiamando gli strumenti matematici necessari alla rappresentazione e caratterizzazione delle proprietà di campi scalari e e vettoriali, con enfasi sui campi conservativi e solenoidali. Vengono introdotte le nozioni di campo elettrico, potenziale elettrico e densità di energia del campo, per mezzo dei quali vengono analizzate le proprietà di distribuzioni di cariche statiche (distribuzioni di vario tipo allocate nel vuoto, su sistemi di conduttori (e condensatori) in equilibrio. Vengono trattati i fenomeni relativi al passaggio di corrente elettrica in conduttori ohmici e si forniscono gli strumenti per l’analisi di circuiti capacitivi in regime stazionario e quasi-stazionario. Si fornisce il concetto di campo magnetico e si descrivono le leggi che governano i fenomeni magnetostatici. Si riassumono le leggi fondamentali individuate mediante le relative equazioni di Maxwell.

Dopo il corso lo studente dovrebbe dimostrare di:

Conoscenze e comprensione: aver assimilato i concetti fondamentali dell'elettromagnetismo classico proposti ed il relativo approccio metodologico, avendo compreso le equazioni di Maxwell e le modalità della loro applicazione alla descrizione e all'interpretazione di processi e fenomeni elettrici e magnetici stazionari nel vuoto.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione: essere in grado di risolvere problemi classici di elettrostatica, elettrodinamica (in regime stazionario) e magnetostatica nel vuoto, previa identificazione dei fenomeni fisici che intervengono nel problema. In particolare, lo studente dovrebbe:

 - saper determinare i campi elettrici e magnetici generati da differenti distribuzioni di cariche statiche ed in moto (correnti continue).

 - saper analizzare gli effetti ed i fenomeni energetici connessi con l’esistenza di campi elettrici e magnetici.

 - saper risolvere circuiti in corrente continua a base di resistori e condensatori, sia in regime stazionario che transiente nell’ipotesi di quasi-stazionarietà

Autonomia di giudizio: essere in grado di analizzare autonomamente un fenomeno fisico di natura elettromagnetica con rigore scientifico e di stabilire quali leggi fondamentali lo governano;

Abilità comunicative: saper esprimere e discutere, con proprietà di linguaggio e con l'uso degli strumenti matematici opportuni, le principali nozioni teoriche alla base dell'elettromagnetismo classico.

Capacità di apprendimento: aver maturato un approccio metodologico rigoroso ed idoneo allo studio di diversificate nozioni e problematiche connesse con l'elettromagnetismo, propedeutico all'apprendimento autonomo di argomenti più avanzati, che non possono essere abbracciati dal programma del corso.

Lezioni ed esercitazioni frontali, condotte mediante proiezioni di diapositive animate e/o spiegazioni alla lavagna. Agli studenti si raccomanda vivamente di prendere appunti personali durante le lezioni. Il docente guida gli studenti nella selezione del materiale per lo studio, reperibile nei testi consigliati, fornendo precise indicazioni in merito ai contenuti teorici e agli esercizi di consolidamento utili per la preparazioni all'esame. Un estratto delle diapositive proiettate durante le lezioni sarà reso disponibile agli studenti al termine della trattazione di ogni gruppo omogeneo di argomenti.

Il corso sarà integrato con 10 h di esercitazioni, svolte dalla dott.ssa M. Cesaria

L'esame prevede due prove secondo le modalità di seguito indicate:

(1) una prova scritta finalizzata ad una verifica della capacità di applicare le nozioni teoriche alla risoluzione di tipici problemi di elettromagnetismo. La prova, della durata massima di 2.5-3 h, consiste nello svolgimento di 3-4 semplici problemi.

   Per sostenere la prova scritta, occorre prenotarsi presso l'apposito portale on-line; durante la prova scritta sono consentiti soltanto l'uso di una calcolatrice scientifica e la consultazione di tavole di derivate/integrali notevoli. Non è permessa la consultazione di testi o di appunti relativi agli argomenti del corso.

   L'esito della prova scritta non pregiudica l’ammissione alla prova orale; tuttavia, si sconsiglia di sostenere la prova orale in caso di votazione inferiore a 16/30; lo studente ha, in ogni caso, la facoltà di rinunciare alla votazione conseguita e a ripresentarsi a sostenere una nuova prova scritta in un appello successivo.

   La validità della prova scritta (se superata con votazione di almeno 16/30) si estende ai due appelli immediatamente successivi a quello in cui si è sostenuta la suddetta prova (includendo, nel computo, gli appelli delle sessioni straordinarie di Ottobre-Novembre 2023 e Marzo-Aprile 2024): l'eventuale verbalizzazione dell'esame superato avverrà, di conseguenza, in occasione del primo appello utile allo scopo.

(2) una prova orale, finalizzata ad una verifica della conoscenza delle nozioni teoriche dell'insegnamento. Per coloro che avranno ottenuto una votazione inferiore a 18/30 nella prova scritta, la prova orale si svolgerà in forma ‘compensativa’ della prova scritta, ovvero, prevederà lo svolgimento preliminare di semplici esercizi assegnati sul momento dal docente; successivamente, la prova riguarderà la verifica dei contenuti teorici.

 

Non sono previste prove d’esame intermedie (‘’esoneri’’)

L'ELETTROMAGNETISMO CLASSICO COME TEORIA DI CAMPO -  Richiami di elementi di teoria dei campi

L'elettromagnetismo classico come teoria di campo: formulazione integrale e differenziale delle sue leggi fondamentali.

Campi (fisici) scalari: definizione; rappresentazione mediante curve di livello; operatori differenziali del primo ordine: derivata direzionale, vettore gradiente; integrali di linea, di superficie e di volume di un campo scalare e relativi significati fisici (con riferimento al caso dei campi "densità").

Campi (fisici) vettoriali: definizione, rappresentazione mediante linee di flusso; tubi di flusso; punti singolari e discontinuità di campo; sorgenti scalari e vettoriali. Dominio di definizione e proprietà topologiche. Operatori differenziali del primo ordine: rotore e divergenza. Integrale di volume di un campo vettoriale. Integrale di linea (circolazione, circuitazione) di un campo vettoriale e relativo significato fisico. Superfici orientabili; convenzioni per l'orientamento di una superficie aperta e chiusa. Integrale di superficie (flusso) di un campo vettoriale. SIgnicato fisico del flusso (con riferimento al contesto della fluidodinamica). Relazione fra flusso e sorgenti scalari del campo. Flusso concatenato.

Teorema del rotore (o di Stokes): definizione geometrica del rotore. Significato fisico del rotore (con riferimento al contesto della fluidodinamica). Esempi di campi vettoriali caratterizzati da rotore nullo e non-nullo.

Teorema della divergenza (o di Gauss-Green); definizione geometrica della divergenza di un campo vettoriale. Significato fisico della divergenza (con riferimento al contesto della fluidodinamica). Esempi di campi vettoriali caratterizzati da divergenza nulla e non-nulla.

Campi conservativi e loro proprietà globali (integrali). Funzione potenziale (scalare). Vettore gradiente del potenziale e sue proprietà. Superfici equipotenziali. Linee di flusso di un campo conservativo.  Proprietà locali (differenziali) di un campo conservativo: irrotazionalità. Campi irrotazionali conservativi.

Campi solenoidali e loro proprietà globali (integrali). Linee di forza di un campo solenoidale. Proprietà locali (differenziali) di un campo solenoidale: divergenza nulla. Campi indivergenti solenoidali.

Analisi qualitativa dell'andamento locale di un campo vettoriale, basata sulla  conoscenza della divergenza e del rotore del campo: esempi.

 

 

ELETTROSTATICA NEL VUOTO

Carica elettrica e legge di Coulomb. 

Fenomeni elettromagnetici naturali.  Elettromagnetismo classico: cenni storici, dominio di validità e limiti. Tribolelettricità. Struttura elettrica e composizione della materia. La forza elettromagnetica nel contesto dell fisica moderna. Elettrostatica: scopi e contenuti. Legge di Coulomb.Misura della forza elettrostatica. Definizione operativa della carica elettrica. Proprietà della carica elettrica. Unità di misura. Costante dielettrica del vuoto. "Confronto" fra la forza coulombiana e la forza gravitazionale. Legge di conservazione della carica elettrica. Sistemi di carica discreti e continui. Caratterizzazione di una distribuzione di carica mediante la funzione densità di carica. Principio di sovrapposizione e sua applicazione alla determinazione analitica della forza elettrostatica scambiata fra sistemi discreti e continui di cariche.

Campo elettrico (statico). Limiti della legge di Coulomb e del concetto di "azione a distanza". Campo elettrico (statico): definizione e significato fisico. Interazione fra cariche elettriche nel contesto della teoria campistica. Unità di misura. Campo elettrostatico generato da una carica puntiforme. Principio di sovrapposizione e sua applicazione alla determinazione analitica del campo elettrostatico generato da configurazioni di cariche discrete e continue (con interruzioni o cavità). Rappresentazione di un campo vettoriale mediante linee di forza; punti di discontinuità.

Legge di Gauss. Angolo solido. Flusso del vettore campo elettrico. Teorema di Gauss (derivazione della espressione della legge di Gauss a partire dalla Legge di Coulomb). Legge di Gauss in forma integrale (prima equazione di Maxwell in forma integrale) e suo significato fisico.  Assenza di punti d'equilibro in un campo elettrostatico nel vuoto. Derivazione della legge di Coulomb dalla legge di Gauss. Applicazione della legge di Gauss al calcolo del campo elettrostatico generato da varie distribuzioni di carica continue con elevato grado di simmetria.  Formulazione differenziale (locale) della legge di Gauss (prima equazione di Maxwell  in forma differenziale) e sua interpretazione fisica. Applicazione della legge di Gauss in forma differenziale alla determinazione della distribuzione della carica contenuta in specificate regioni dello spazio (con particolare riferimento a distribuzioni continue con elevato grado di simmetria).

Energia potenziale elettrostatica; potenziale  elettrico; energia del campo elettrico.Richiamo dei concetti di: lavoro di una forza (dimensioni, unità di misura), forze conservative, energia potenziale di una forza conservativa. Conservatività della forza coulombiana. Funzione energia potenziale elettrostatica (di posizione) e suo significato fisico. Relazione differenziale (locale) fra energia potenziale elettrostatica e forza coulombiana: proprietà del vettore gradiente della funzione energia potenziale. Superfici equipotenziali (per una carica puntiforme). Calcolo dell’energia potenziale elettrostatica (di posizione) di sistemi discreti e continui di cariche.

Conservatività del campo elettrostatico: espressione in forma integrale e differenziale (seconda equazione di Maxwell in forma integrale e differenziale per i campi elettrici stazionari).

Potenziale elettrostatico. Unità di misura. Relazione differenziale (locale) fra potenziale elettrostatico e campo elettrostatico: proprietà del vettore gradiente della funzione potenziale. Approcci per la determinazione del potenziale generato da sistemi discreti e continui di cariche. Superfici equipotenziali. Rappresentazione del campo elettrostatico mediante linee di flusso e superfici equipotenziali.

Energia potenziale elettrostatica totale di sistemi discreti e continui di cariche: energia di posizione vs. energia interna. Energia di configurazione ed auto-energia. Densità di energia del campo elettrico e sua localizzazione. Energia di una carica puntiforme.

Conservazione dell’energia meccanica in presenza di forze elettrostatiche.

Dipolo elettrico. Dipolo elettrico. Momento di dipolo. Unità di misura. Potenziale e campo elettrostatico generati da un dipolo a grande distanza (approssimazione di dipolo puntiforme).

Energia potenziale di un dipolo puntiforme in un campo elettrostatico. Analisi delle forze agenti su un dipolo in un campo elettrostatico: moto di rototraslazione. Espressione della forza di trascinamento agente su un dipolo puntiforme: derivazione per via dinamica e per via energetica. Momento meccanico agente su un dipolo: derivazione per via energetica e dinamica.

Sviluppo del potenziale in serie di multipoli. Momento di dipolo di un sistema discreto e continuo di cariche e suo significato fisico. Momento di dipolo di una distribuzione neutra. Sviluppo della funzione potenziale in serie di multipoli. Calcolo del potenziale e campo elettrostatico generati da un’arbitraria distribuzione di cariche nella “approssimazione di dipolo”.

Conduttori. Mezzi conduttori. Modello di Drude-Lorentz per un conduttore metallico. Induzione elettrostatica parziale e completa. Proprietà di conduttori metallici in equilibrio elettrostatico: distribuzione delle cariche; potenziale e campo elettrostatico all'interno e sulla superficie (teorema di Coulomb); pressione elettrostatica agente sulla superficie; effetto della curvatura; applicazioni (cenni). Proprietà di conduttori con cavità in equilibrio elettrostatico. Effetto schermo elettrostatico.  Messa a terra; potenziale di terra come riferimento e relativa convenzione.

Energia elettrostatica di un conduttore isolato carico.Capacità elettrica di conduttori isolati: definizione, calcolo, significato fisico ed unità di misura.

Condensatori.Capacità di sistemi di conduttori in configurazione di induzione parziale e completa. Condensatore: definizione. Capacità elettrica di un condensatore: definizione, calcolo, significato fisico ed unità di misura. Condensatori sferici, cilindrici e piani ideali. Energia potenziale elettrostatica (lavoro di caricamento) di sistemi di conduttori carichi. Lavoro di caricamento di un condensatore (energia elettrostatica immagazzinata). Reti di condensatori: capacità equivalente per collegamenti in serie ed in parallelo; analisi di collegamenti di condensatori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Energia immagazzinata in reti di condensatori.

 

CORRENTI CONTINUE

Legge di Ohm, resistenza elettrica, forza elettromotrice. Corrente elettrica: definizione. Vettore densità di corrente. Correnti stazionarie (continue). Equazione di continuità per la carica elettrica. Meccanismo microscopico della conduzione elettrica: modello di Drude-Lorentz e velocità di deriva. Legge di Ohm in forma locale ed integrale: resistenza elettrica. Distribuzioni di carica statica in conduttori ohmici percorsi da corrente. Forza elettromotrice: definizione e proprietà. Legge di Ohm generalizzata.  Legge di Joule e bilancio energetico in circuiti resistivi..

Circuiti in corrente continua.Circuiti: componenti, generalità. Leggi di di Kirchoff. ollegamenti di resistori in serie e parallelo. Reti di resistori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Reti di resistori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Risoluzione di reti circuitali complesse a base di generatori e resistori in corrente continua.

Correnti quasi-stazionarie. Generalità. Collegamento di resistenze e condensatori: analisi dei processi di carica e scarica in circuiti RC in regime transiente, e relativi bilanci energetici. Risoluzione di circuiti RC in regime transiente ed in condizioni di equilibrio

 

MAGNETOSTATICA NEL VUOTO

Interazioni magnetiche e campo magnetico. Interazioni elettriche e magnetiche fra cariche puntiformi in moto (nel vuoto): legge di Ampere-Biot-Savart (Forza di Lorentz generalizzata). Permeabilità magnetica del vuoto. Caratteristiche della forza magnetica. Confronto fra la forza elettrica e forza magnetica scambiate fra cariche puntiformi in moto. Apparente violazione del Terzo Principio della Dinamica. Forza magnetica scambiata fra distribuzioni di carica in moto.

Campo magnetico (nel vuoto): definizione operativa; dimensioni, unità di misura; Campo magnetico generato da una carica puntiforme in moto e sue proprietà. Campo magnetico generato da una distribuzione di carica continua in moto e forza di Lorentz esercitata su sistemi di cariche in moto.

Effetti della forza di Lorentz: moto di una carica elettrica in un campo magnetico; applicazione combinata di campi magnetici ed elettrici a particelle cariche in moto (selettori di velocità e carica/massa); effetto Hall (cenni).

Magnetostatica.Conduttori metallici percorsi da corrente come sorgenti di campo magnetici. Forza magnetica agente su un conduttore di geometria arbitraria percorso da corrente stazionaria in un campo magnetostatico. Azioni magnetiche esercitare da/subite da conduttori/circuiti filiformi percorsi da corrente stazionaria: 2a Legge (Formula) Elementare di Laplace e calcolo della forza agente su conduttori di geometria arbitraria  in un campo magnetostatico;

Azioni meccaniche esercitate su una spira  percorsa da corrente stazionaria in un campo magnetostatico uniforme; energia potenziale meccanica di una spira; momento (di dipolo) magnetico (dal caso limite di una spira puntiforme a quello di una spira di geometria arbitraria). Principio di equivalenza di Ampere (parte I): equivalenza fra le azioni meccaniche subite da una spir  percorsa da corrente stazionaria  in un campo magnetostatico uniforme e le azioni meccaniche subite da un ago (dipolo) magnetico.

1a Legge (formula) Elementare di Laplace (o Legge di Biot-Savart): calcolo del campo magnetostatico generato da distribuzioni arbitrarie di correnti stazionarie (filiformi, spiriformi, laminari, ecc.).

Principio di equivalenza di Ampere (parte II): Equivalenza fra il campo magnetostatico generato da una spira percorsa da corrente stazionaria a grande distanza ed  il campo magnetostatico prodotto da un ago (dipolo) magnetico

Leggi del campo magnetico stazionario.Legge di Gauss per il campo magnetico: formulazione integrale e differenziale (prima equazione di Maxwell per il campo magnetico). Deduzione della legge di Ampere dalla 1a Legge Elementare di Laplace. Circuitazione del campo magnetostatico generato da correnti stazionarie: Legge di Ampere in forma integrale e differenziale e suoi limiti di validità (seconda equazione di Maxwell per il campo magnetico stazionario). Applicazione della legge di Ampere alla determinazione del campo magnetostatico generato da configurazioni di correnti stazionarie con elevato grado di simmetria: conduttori filiformi rettilinei e cilindrici di lunghezza infinita; bobine solenoidali ideali; lamine infinitamente estese.

 

Testi di riferimento

Teoria

- L. Guerriero: "Lezioni di Elettromagnetismo" (Adriatica Editore)

- S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni: "Fisica Generale - Elettromagnetismo" (Casa Editrice Ambrosiana, Milano)

- P. Mazzoldi, N. Nigro, Voci: "Fisica - Volume II: Elettromagnetismo, Onde" (Edises) 

- C. Mencuccini, V. Silvestrini: "Elettromagnetismo e Ottica" (Casa Editrice Ambrosiana)

 

Esercizi

- L. Mistura, N. Sacchetti: "PROBLEMI DI FISICA - Elettromagnetismo ed Ottica" (Edizioni KAPPA)

- C. Mencuccini, V. Silvestrini: "Esercizi di Fisica - Elettromagnetismo e Ottica" (Casa Editrice Ambrosiana)

- M. Nigro, C. Voci: "Problemi di Fisica Generale - Elettromagnetismo. Ottica" (Edizioni Libreria Cortina)

- E. Borchi, R. Nicoletti: "Elettromagnetisimo -  Volume I : Elettricità" + "Elettromagnetismo - Volume II: Magnetismo" (Società Editrice Esculapio)

- P. Zotto, M. Nigro: "Problemi di Fisica Generale - Elettromagnetismo. Ottica" (Edizioni LaDotta)

- A. Alippi, A. Bettucci, M. Germano: "Fisica Generale - Esercizi risolti e guida allo svolgimento con richiami di teoria" (Società Editrice Esculapio)

FISICA GENERALE II (MODULO A) (FIS/01)
FISICA II

Corso di laurea OTTICA E OPTOMETRIA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 8.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 72.0

Per immatricolati nel 2022/2023

Anno accademico di erogazione 2023/2024

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 18/09/2023 al 15/12/2023)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO GENERICO/COMUNE (PDS0-2010)

Sede Lecce

Si richiede la conoscenza di nozioni di: geometria euclidea, trigonometria, algebra ed analisi vettoriale, calcolo differenziale ed integrale con funzioni di una sola variabile. Si richiede il superamento dell'esame di Fisica 1.

ll corso propone un'ampia e rigorosa panoramica dei fenomeni elettrici e magnetici nel vuoto e nella materia, inquadrati nell’elettromagnetismo classico come "teoria di campo", ed offre un approccio metodologico alla risoluzione dei relativi problemi. Allo scopo il programma è integrato da esercizi che permettono di comprendere le diversificate applicazioni delle nozioni teoriche proposte.

Il corso esordisce con l’introduzione del concetto di “campo” in fisica, richiamando gli strumenti matematici necessari alla rappresentazione e caratterizzazione delle proprietà di campi vettoriali conservativi e solenoidali. Vengono fornite le nozioni di campo elettrico, potenziale elettrico e densità di energia del campo, per mezzo dei quali vengono analizzate le proprietà di sistemi di cariche statiche (distribuzioni allocate nel vuoto, su conduttori in equilibrio, inclusi condensatori, ed in mezzi dielettrici). Vengono trattati i fenomeni relativi al passaggio di corrente elettrica in conduttori ohmici e si forniscono gli strumenti per l’analisi di circuiti capacitivi in regime stazionario e quasi-stazionario. Si fornisce il concetto di campo magnetico e si descrivono le leggi che governano i fenomeni magnetostatici. Si tratta il fenomeno dell’induzione elettromagnetica e si analizzano le relazioni tra campi elettrici e magnetici nel dominio del tempo. Si effettua l’analisi di circuiti induttivi in regime stazionario e quasi-stazionario. Infine, dalle equazioni di Maxwell si deducono l’esistenza e le principali proprietà delle onde elettromagnetiche nel vuoto.

Dopo il corso lo studente dovrebbe dimostrare di:

Conoscenze e comprensione: aver assimilato i concetti fondamentali dell'elettromagnetismo classico ed il relativo approccio metodologico, avendo compreso le equazioni di Maxwell e le modalità della loro applicazione alla descrizione e all'interpretazione di processi e fenomeni elettrici e magnetici, sia statici che dinamici.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione: essere in grado di risolvere problemi classici di elettrostatica, elettrodinamica, magnetostatica ed induzione elettromagnetica, previa identificazione dei fenomeni fisici che intervengono nel problema. In particolare, lo studente dovrebbe:

 - saper determinare i campi elettrici e magnetici generati da differenti distribuzioni di cariche statiche ed in moto (correnti).

 - saper analizzare gli effetti ed i fenomeni energetici connessi con l’esistenza di campi elettrici e magnetici.

 - saper risolvere circuiti in corrente continua a base di resistori, condensatori ed induttori, sia in regime stazionario che transiente nell’ipotesi di quasi-stazionarietà

 - aver compreso il legame fra campo elettrico e campo magnetico nel contesto di fenomeni non stazionari

Autonomia di giudizio: essere in grado di analizzare autonomamente un fenomeno fisico di natura elettromagnetica con rigore scientifico e di stabilire quali leggi fondamentali lo governano;

Abilità comunicative: saper esprimere e discutere, con proprietà di linguaggio e con l'uso degli strumenti matematici opportuni, le principali nozioni teoriche alla base dell'elettromagnetismo classico.

Capacità di apprendimento: aver maturato un approccio metodologico rigoroso ed idoneo allo studio di diversificate nozioni e problematiche connesse con l'elettromagnetismo, propedeutico all'apprendimento autonomo di argomenti più avanzati, che non possono essere abbracciati dal programma del corso.

Lezioni ed esercitazioni frontali, condotte mediante proiezioni di diapositive animate e/o spiegazioni alla lavagna. Agli studenti si raccomanda vivamente di prendere appunti personali durante le lezioni e le esercitazioni. Il docente guida gli studenti nella selezione del materiale per lo studio, reperibile nei testi consigliati, fornendo precise indicazioni in merito ai contenuti teorici e agli esercizi di consolidamento utili per la preparazioni all'esame. Un estratto delle diapositive proiettate durante le lezioni potrà essere reso eventualmente disponibile agli studenti al termine del corso.

L’esame prevede due prove, entrambe obbligatorie:

(1) una prova scritta, della durata di 2.5-3 h, che consiste nello svolgimento di 3-4 semplici quesiti analoghi a quelli proposti nelle lezioni. La prova è finalizzata a sondare le competenze acquisite dallo studente nell’applicazione dei principali contenuti teorici dell’insegnamento alla risoluzione di tipici problemi di elettromagnetismo classico.

- Per sostenere la prova scritta, occorre prenotarsi presso l'apposito portale on line; durante la prova scritta sono consentiti soltanto l'uso di una calcolatrice scientifica e la consultazione di tavole di derivate/integrali notevoli.   Non è permessa la consultazione di testi o di appunti relativi agli argomenti del corso.

L’esito della prova scritta non pregiudica l’ammissione alla prova orale:

 - nel caso in cui si consegua una votazione inferiore a 16/30 nella prova scritta, la prova orale dovrà essere sostenuta nello stesso appello in cui si è  sostenuta la prova scritta;

- nel caso in cui si consegua una votazione pari o superiore a 16/30 nella prova scritta, la prova orale potrà essere eventualmente posticipata ad uno dei due appelli immediatamente successivi a quello in cui si è sostenuta la prova scritta (includendo, nel computo, gli appelli delle sessioni straordinarie di Ottobre-Novembre 2023 e Marzo-Aprile 2024).

 

(2) una prova orale finalizzata a verificare il livello di conoscenza delle nozioni teoriche proposte durante il corso. Per coloro che avranno ottenuto una votazione inferiore a 16/30 nella prova scritta, la prova orale si svolgerà in forma ‘compensativa’ della prova scritta, ovvero, prevederà lo svolgimento preliminare di semplici esercizi assegnati sul momento dal docente; successivamente, la prova riguarderà la verifica dei contenuti teorici.

- Gli studenti, che si presentano alla prova orale con votazione nello scritto inferiore a 16/30 e non la superano, dovranno ripresentarsi ad altro appello.

- Gli studenti, che si presentano alla prova orale con votazione nello scritto uguale o superiore a 16/30 e non la superano, potranno sostenere la prova orale al massimo una seconda volta in un appello successivo.

 

La verbalizzazione dell'esame (8 CFU) avverrà dopo il superamento della prova orale, in occasione del primo appello utile allo scopo.

1) Gli studenti (frequentanti e non) che desiderano desiderano ricevere informazioni sul corso in itinere (argomenti svolti, suggerimenti per lo studio e le esercitazioni, eventuali sospensioni, spostamenti o recupero di lezioni, ecc.) sono pregati di inviarmi una email all'indirizzo: davide.cozzoli@unisalento.it dal proprio indirizzo istituzionale nome.cognomeXY@studenti.unisalento.it, indicando i seguenti contenuti:

Oggetto della email: Fisica Generale 2 – CdL in Ing. Industriale

Testo della email: Cognome/Nome, Matricola

 

2) Considerata la modalità corrente "teledidattica" di erogazione delle lezioni disposta in seguito all'emergenza Covid-19, l'orario delle lezioni (visibile sul sito web dell'università al link: https://easycourse.unisalento.it//Orario/Dipartimento_di_Ingegneria_dellInnovazione/2020-2021/index.html) potrebbe subire variazioni che saranno comunicate tempestivamente agli studenti frequentanti e quelli che avranno fatto richiesta di essere inseriti nella mailing list degli interessati al corso. Si consiglia, in ogni caso, di fare riferimento alle lezioni calendarizzate sulla piattaforma TEAMS.

 

3)  RICEVIMENTO: Il Docente è sempre disponibile a ricevere gli studenti, previo appuntamento da concordare via email.

Il ricevimento è sospeso, per i candidati ad un dato appello d'esame, nella settimana in cui si svolge la prova scritta e fine alla conclusione delle prove orali relative allo stesso appello.

INTRODUZIONE: L'ELETTROMAGNETISMO CLASSICO COME TEORIA DI CAMPO -  Elementi di teoria dei campi

Introduzione all'elettromagnetismo classico come teoria di campo.

Campi fisici scalari: definizione, rappresentazione mediante curve di livello. Operatori differenziali del primo ordine: definizione matematica di derivata direzionale e vettore gradiente, e relativi significati fisici. Integrali di linea, di superficie e di volume: definzione matematica e relativi significati fisici (con riferimento al caso dei campi "densità").

Campi fisici vettoriali e loro rappresentazione mediante linee di flusso; tubi di flusso; differenziabilità e discontinuità di campo; sorgenti scalari e vettoriali. Caratteristiche topologiche del dominio di un campo vettoriale. Operatori differenziali del primo ordine: rotore, divergenza (definizione matematica). Integrale di volume di un campo vettoriale. Integrali di linea di un campo vettoriale (circolazione, circuitazione) e relativo significato fisico. Superfici orientabili; convenzioni per l'orientamento di una superficie. Integrale di superficie (flusso) di un campo vettoriale e relativo significato fisico (riferito al contesto della fluidodinamica): relazione fra flusso e sorgenti/pozzi  del campo. Flusso concatenato: definizione.

Teorema del rotore (o di Stokes): enunciato e definizione geometrica del rotore di un campo vettoriale. Significato fisico del rotore (riferito al contesto della fluidodinamica). Esempi di campi con rotore nullo e non nullo.

Teorema della divergenza (o di Gauss-Green): enunciato. Significato geometrico e fisico della divergenza. Esempi di campi con divergenza nulla e non nulla.

Campi conservativi: definizione; proprietà integrali e differenziali. Potenziale (scalare) di un campo conservativo. Caratteristiche delle linee di forza di un campo conservativo e loro deduzione. Gradiente del potenziale di un campo conservativo. Relazione geometrica fra superfici equipotenziali e linee di flusso di un campo conservativo. Proprietà differenziali (locali) di un campo conservativo: rotore di un campo conservativo. Campi irrotazionali conservativi.

Campi solenoidali: definizione e proprietà integrali; caratteristiche delle linee di forza. Proprietà differenziali (locali) di un campo solenoidale: divergenza di un campo solenoidale.

Analisi qualitativa dell'andamento locale di un campo vettoriale, basata sulla  conoscenza della divergenza e del rotore del campo: esempi.

 

ELETTROSTATICA

Carica elettrica e legge di Coulomb. Fenomeni elettromagnetici naturali.  Elettromagnetismo classico: cenni storici. Tribolelettricità. Struttura elettrica e composizione della materia. La forza elettromagnetica nel contesto dell fisica moderna. Elettrostatica: scopi e contenuti. Legge di Coulomb. Definizione operativa della carica elettrica. Proprietà della carica elettrica. Unità di misura. Costante dielettrica del vuoto. "Confronto" fra la forza coulombiana e la forza gravitazionale. Legge di conservazione della carica elettrica. Sistemi di carica discreti e continui. Caratterizzazione di una distribuzione di carica mediante la funzione densità. Principio di sovrapposizione e sua applicazione alla determinazione analitica della forza elettrostatica scambiata fra sistemi discreti e continui di cariche.

Campo elettrico (statico). Limiti della legge di Coulomb e del concetto di "azione a distanza". Campo elettrico (statico): definizione e significato fisico. Interazione fra cariche elettriche nel contesto della teoria campistica. Unità di misura. Campo elettrostatico generato da una carica puntiforme. Principio di sovrapposizione e sua applicazione alla determinazione analitica del campo elettrostatico generato da configurazioni discrete e continue di cariche. Rappresentazione di un campo elettrico (statico) mediante linee di forza; punti di discontinutà.

Legge di Gauss. Angolo solido: definizione, unità di misura. Flusso elementare del campo elettrico (statico) e sue proprietà. Calcolo del flusso elettrostatico attraverso una superficie chiusa a partire dalla legge di Coulomb: teorema di Gauss. Legge di Gauss in forma integrale (prima equazione di Maxwell per il campo elettrico in forma integrale) e suo significato fisico. Applicazione della legge di Gauss al calcolo del campo elettrostatico generato da distribuzioni di carica continue con simmetria  sferica, cilindrica e piana, ed al calcolo della carica contenuta in specificate regioni dello spazio. Derivazione della legge di Coulomb dalla legge di Gauss. Linee e superfici di discontinuità del campo elettrostatico. Costruzione di campi elettrostatici uniformi: esempi. Formulazione differenziale (locale) della legge di Gauss (prima equazione di Maxwell per il campo elettrico in forma differenziale). Assenza di punti d'equilibro in un campo elettrostatico nel vuoto. Applicazione della legge di Gauss in forma differenziale alla determinazione della densità di carica allocata in specificate regioni dello spazio.

Energia potenziale elettrostatica; potenziale  elettrico; energia del campo elettrico.Richiamo dei concetti di: lavoro di una forza, forze conservative, funzione energia potenziale. Dimensioni, unità di misura. Conservatività della forza coulombiana. Energia potenziale elettrostatica (di posizione). Relazione differenziale (locale) fra energia potenziale elettrostatica e forza coulombiana: proprietà del vettore gradiente della funzione energia potenziale. Calcolo dell’energia potenziale elettrostatica (di posizione) di sistemi discreti e continui di cariche. Conservatività del campo elettrostatico: espressione in forma integrale e differenziale (terza equazione di Maxwell per l'elettrostatica).

Potenziale elettrostatico. Unità di misura. Relazione differenziale (locale) fra potenziale elettrostatico e campo elettrostatico: proprietà del vettore gradiente della funzione potenziale. Approcci per la determinazione del potenziale generato da sistemi discreti e continui di cariche. Superfici equipotenziali.  Rappresentazione del campo elettrostatico mediante linee di forza e superfici equipotenziali. Conservazione dell’energia (meccanica) in presenza di forze elettrostatiche.

Energia potenziale elettrostatica totale di una distribuzione di carica: energia elettrostatica di posizione ed energia elettrostatica interna.

Energia potenziale elettrostatica  interna (di configurazione) di distribuzioni discrete di carica. Energia potenziale elettrostatica interna di distribuzioni continue di carica: energia di configurazione ed auto-energia. Densità di energia del campo elettrico e sua localizzazione. Energia di una carica puntiforme (cenni).

Dipolo elettrico. Dipolo elettrico. Momento di dipolo. Unità di misura. Potenziale e campo elettrostatico generati da un dipolo a  grande distanza (approssimazione di dipolo puntiforme), espressi in diversi sistemi di coordinate. Energia potenziale di un dipolo puntiforme in un campo elettrostatico.  

Analisi delle forze agenti su un dipolo in un campo elettrico: rotazione e trascinamento. Relazione fra le forze agenti su un dipolo e la sua energia potenziale. Derivazione dell'espressione del momento meccanico agente su un dipolo per via energetica e dinamica.

Conduttori. Mezzi conduttori. Conduttori metallici e modello del gas elettronico di Drude-Lorentz. Induzione elettrostatica parziale e completa. Proprietà di conduttori metallici in equilibrio elettrostatico: distribuzione delle cariche; potenziale e campo elettrostatico all'interno e sulla superficie (teorema di Coulomb); pressione elettrostatica agente sulla superficie; effetto della curvatura e potere disperdente delle punte; applicazioni (cenni). Proprietà di conduttori con cavità in equilibrio elettrostatico. Effetto di schermo elettrostatico. Messa a terra. Potenziale di terra come riferimento e relativa convenzione.

Capacità elettrica di conduttori isolati: definizione, calcolo, significato fisico ed unità di misura. Energia elettrostatica di un conduttore isolato carico.

Condensatori. Capacità di sistemi di conduttori in configurazione di induzione parziale e completa; coefficienti. Condensatore: definizione. Capacità elettrica di un condensatore: definizione, calcolo, significato fisico ed unità di misura. Condensatori sferici, cilindrici e piani ideali. Energia potenziale elettrostatica (lavoro di caricamento) di sistemi di conduttori carichi. Lavoro di caricamento di un condensatore (energia potenziale elettrostatica immagazzinata).

Reti di condensatori: capacità equivalente per collegamenti in serie ed in parallelo;  analisi di collegamenti di condensatori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Energia immagazzinata in reti di condensatori.

 

CORRENTI CONTINUE

Legge di Ohm, resistenza elettrica, forza elettromotrice. Corrente elettrica: definizione. Vettore densità di corrente. Correnti stazionarie (continue). Equazione di continuità per la carica elettrica. Meccanismo microscopico della conduzione elettrica: modello di Drude-Lorentz e velocità di deriva. Legge di Ohm in forma locale ed integrale: resistenza elettrica. Distribuzioni di carica statica in conduttori ohmici percorsi da corrente. Forza elettromotrice: definizione e proprietà; non-conservatività del campo elettromotore. Legge di Ohm generalizzata. Collegamenti di resistori in serie e parallelo. Reti di resistori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Bilancio energetico in circuiti resistivi: potenza erogata da un generatore e trasferita al campo elettrico; potenza dissipata per effetto Joule.

Circuiti in corrente continuaCircuiti: componenti, generalità. Prima Legge di Kirchhoff e sua derivazione dal principio di conservazione della carica elettrica. Seconda Legge di Kirchoff e sua interpretazione in termini di bilancio energetico e conservatività del campo elettrico stazionario in circuiti in corrente continua. Risoluzione di reti circuitali complesse a base di generatori, resistori  e condensatori in condizioni stazionarie (regola di Maxwell).

 

INTERAZIONI MAGNETICHE NEL VUOTO

Interazioni magnetiche e campo magnetico. Fenomenologia delle interazioni magnetiche nel vuoto coinvolgenti cariche in moto, magneti naturali e correnti. Interazioni elettriche e magnetiche fra cariche puntiformi in moto (nel vuoto): legge di Ampere-Biot-Savart. Permeabilità magnetica del vuoto. Caratteristiche della forza magnetica. Confronto fra la forza elettrica e forza magnetica scambiate fra cariche puntiformi in moto. Apparente violazione del Terzo Principio della Dinamica. Forza magnetica esercitata da una distribuzione di carica continua in moto su una carica puntiforme in moto.

Campo magnetico (nel vuoto): definizione operativa; dimensioni, unità di misura; Campo magnetico generato da una carica puntiforme in moto e sue proprietà.  Campo magnetico generato da una distribuzione di carica continua in moto su una carica puntiforme in moto e forza totale ivi agente.

Forza di Lorenz generalizzata agente su una carica puntifome; forza agente su un'arbitraria distribuzione di carica in moto in un campo magnetico.

Moto di cariche elettriche in campi magnetici. Applicazione combinata di campi magnetici ed elettrici a particelle cariche in moto: selettori di velocità e carica/massa; effetto Hall.

Magnetostatica.Conduttori metallici percorsi da corrente come sorgenti di campo magnetici. Forza magnetica agente su un conduttore percorso da corrente in un campo magnetostatico. Azioni magnetiche esercitare da/subite da conduttori/circuiti filiformi percorsi da corrente stazionaria: 2a Legge (Formula) Elementare di Laplace e calcolo della forza agente su conduttori di geometria arbitraria  in un campo magnetostatico; 1a Legge (formula) Elementare di Laplace (o Legge di Biot-Savart) e calcolo del campo magnetostatico generato da distribuzioni arbitrarie di correnti stazionarie (filiformi, spiriformi, laminari).

Forza magnetica e momento meccanico agenti su una spira piana percorsa da corrente stazionaria in un campo magnetostatico uniforme; energia potenziale meccanica della spira; momento (di dipolo) magnetico. Caso limite di una spira puntiforme. Azioni meccaniche esercitate su una spira non planare in un campo magnetico uniforme. Principio di equivalenza di Ampere: (parte I) equivalenza fra le azioni meccaniche subite da una spira puntiforme (o da una spira macroscopica in un campo magnetostatico uniforme) e quelle subite da un ago (dipolo) magnetico in un campo magnetostatico; (parte II) equivalenza fra il campo magnetostatico generato da una spira puntiforme (e quello generato da una spira macroscopica a grande distanza) ed il campo magnetostatico prodotto da un ago magnetico con identico momento di dipolo.

Leggi del campo magnetico.Legge di Gauss per il campo magnetico: formulazione integrale e differenziale (seconda equazione di Maxwell). Circuitazione del campo magnetostatico generato da correnti stazionarie: Legge di Ampere in forma integrale e differenziale (terza equazione di Maxwell per la magnetostatica) e suoi limiti di validità. Verifica della legge di Ampere a partire dalla 1a Legge Elementare di Laplace. Applicazione della legge di Ampere alla determinazione del campo magnetostatico generato da configurazioni di correnti stazionarie con elevato grado di simmetria: conduttori cilindrici, bobine solenoidali, lamine infinitamente estese.

 

CAMPI ELETTRICI E MAGNETICI VARIABILI NEL TEMPO

Legge di Faraday-Henry-Neuman-Lenz Induzione elettromagnetica: fenomenologia. Legge di Faraday-Henry-Neuman-Lenz in forma integrale (terza equazione di Maxwell in forma integrale) e convenzioni relative alla sua applicazione. Giustificazione energetica (legge di Lenz).  Forza elettromotrice indotta.

Induzione  elettromagnetica di trasformazione (dovuta a campi magnetici variabili nel tempo); corrispondente espressione differenziale della legge di Faraday-Henry-Neuman-Lenz (terza equazione di Maxwell in forma differenziale). Proprietà dei campi elettrici indotti; localizzazione della forza elettromotrice indotta.

Induzione elettromagnetica di movimento e sua interpretazione in termini di forza di Lorentz. Localizzazione della forza elettromotrice indotta.

Autoinduzione. Flusso magnetico autoconcatenato ed autoinduzione: fenomenologia. Coefficiente di autoinduzione (induttanza).  Calcolo dell’induttanza di semplici dispositivi (bobine solenoidali; cavi coassiali). Densità di energia del campo magnetico e sua localizzazione. Circuiti induttivi in regime stazionario e relativo bilancio energetico.

Legge di Ampere-Maxwell: Legge di Ampere-Maxwell (o Legge di Ampere generalizzata) in forma integrale e differenziale (quarta equazione di Maxwell in forma integrale e differenziale). Corrente di spostamento: campi elettrici variabili nel tempo come sorgenti di campo magnetico. Soluzione del "paradosso di Maxwell".

 

EQUAZIONI FONDAMENTALI DELL'ELETTROMAGNETISMO: RIEPILOGO

Riepilogo delle equazioni fondamentali dell'elettromagnetismo classico e concettualizzazione: equazioni di Maxwell in forma integrale e differenziale, forza di Lorentz generalizzata, ed equazione di continuità.

 

Teoria (con esercizi)

- P. Mazzoldi, N. Nigro, Voci: "Fisica - Volume II: Elettromagnetismo, Onde" (Edises) 

- S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni: "Fisica Generale - Elettromagnetismo" (Casa Editrice Ambrosiana, Milano)

- J. Walker, Halliday-Resnick: ’’Fondamenti di Fisica’’, 7a edizione; Casa Editrice Ambrosiana, Milano (trattato relativamentepiù  semplice dei due precedenti)

- R. A. Serway, J. W. Jewett: ‘’ Fisica – per Scienze ed Ingegneria’’ -  4° edizione; Casa Editrice EdiSES (trattato elementare)

- L. Guerriero: "Lezioni di Elettromagnetismo" (Adriatica Editore) (trattato avanzato non più in commercio)

 

Esercizi e Problemi

- M. Nigro, C. Voci: "Problemi di Fisica Generale - Elettromagnetismo. Ottica" (Edizioni Libreria Cortina)

- E. Borchi, R. Nicoletti: "Elettromagnetisimo -  Volume I : Elettricità" + "Elettromagnetismo - Volume II: Magnetismo" (Società Editrice Esculapio)

- P. Zotto, M. Nigro: "Problemi di Fisica Generale - Elettromagnetismo. Ottica" (Edizioni LaDotta)

- A. Alippi, A. Bettucci, M. Germano: "Fisica Generale - Esercizi risolti e guida allo svolgimento con richiami di teoria" (Società Editrice Esculapio)

 

Lo studente può scegliere di consultare altri compendi di teoria e/o raccolte di esercizi/problemi, purchè di livello universitario.

 

 

FISICA II (FIS/01)
FISICA GENERALE II (MODULO A)

Corso di laurea MATEMATICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 42.0

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno accademico di erogazione 2022/2023

Anno di corso 3

Semestre Primo Semestre (dal 19/09/2022 al 16/12/2022)

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Si richiede il possesso di nozioni di Analisi Matematica e Geometria I, II e III, con particolare riferimento all'algebra e all'analisi vettoriale; si richiede, inoltre, il superamento dell'esame di Fisica Generale 1.

ll corso propone una panoramica dei fenomeni elettrici e magnetici stazionari nel vuoto, inquadrati nell’elettromagnetismo classico come "teoria di campo", ed offre un approccio metodologico alla risoluzione dei relativi problemi. Allo scopo le lezioni teoriche sono integrate con esercizi e problemi che permettono di comprendere le diversificate applicazioni delle nozioni proposte. Il corso esordisce con l’introduzione del concetto di “campo” in fisica, richiamando gli strumenti matematici necessari alla rappresentazione e caratterizzazione delle proprietà di campi scalari e e vettoriali, con enfasi sui campi conservativi e solenoidali. Vengono introdotte le nozioni di campo elettrico, potenziale elettrico e densità di energia del campo, per mezzo dei quali vengono analizzate le proprietà di distribuzioni di cariche statiche (distribuzioni di vario tipo allocate nel vuoto, su sistemi di conduttori (e condensatori) in equilibrio. Vengono trattati i fenomeni relativi al passaggio di corrente elettrica in conduttori ohmici e si forniscono gli strumenti per l’analisi di circuiti capacitivi in regime stazionario e quasi-stazionario. Si fornisce il concetto di campo magnetico e si descrivono le leggi che governano i fenomeni magnetostatici. Si riassumono le leggi fondamentali individuate mediante le relative equazioni di Maxwell.

Dopo il corso lo studente dovrebbe dimostrare di:

Conoscenze e comprensione: aver assimilato i concetti fondamentali dell'elettromagnetismo classico proposti ed il relativo approccio metodologico, avendo compreso le equazioni di Maxwell e le modalità della loro applicazione alla descrizione e all'interpretazione di processi e fenomeni elettrici e magnetici stazionari nel vuoto.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione: essere in grado di risolvere problemi classici di elettrostatica, elettrodinamica (in regime stazionario) e magnetostatica nel vuoto, previa identificazione dei fenomeni fisici che intervengono nel problema. In particolare, lo studente dovrebbe:

 - saper determinare i campi elettrici e magnetici generati da differenti distribuzioni di cariche statiche ed in moto (correnti continue).

 - saper analizzare gli effetti ed i fenomeni energetici connessi con l’esistenza di campi elettrici e magnetici.

 - saper risolvere circuiti in corrente continua a base di resistori e condensatori, sia in regime stazionario che transiente nell’ipotesi di quasi-stazionarietà

Autonomia di giudizio: essere in grado di analizzare autonomamente un fenomeno fisico di natura elettromagnetica con rigore scientifico e di stabilire quali leggi fondamentali lo governano;

Abilità comunicative: saper esprimere e discutere, con proprietà di linguaggio e con l'uso degli strumenti matematici opportuni, le principali nozioni teoriche alla base dell'elettromagnetismo classico.

Capacità di apprendimento: aver maturato un approccio metodologico rigoroso ed idoneo allo studio di diversificate nozioni e problematiche connesse con l'elettromagnetismo, propedeutico all'apprendimento autonomo di argomenti più avanzati, che non possono essere abbracciati dal programma del corso.

Lezioni ed esercitazioni frontali, condotte mediante proiezioni di diapositive animate e/o spiegazioni alla lavagna. Agli studenti si raccomanda vivamente di prendere appunti personali durante le lezioni. Il docente guida gli studenti nella selezione del materiale per lo studio, reperibile nei testi consigliati, fornendo precise indicazioni in merito ai contenuti teorici e agli esercizi di consolidamento utili per la preparazioni all'esame. Un estratto delle diapositive proiettate durante le lezioni potrà essere reso eventualmente disponibile agli studenti al termine del corso.

Il corso sarà integrato con 10 h di esercitazioni, svolte dalla dott.ssa M. Cesaria

L'esame prevede due prove secondo le modalità di seguito indicate:

(1) una prova scritta finalizzata ad una verifica della capacità di applicare le nozioni teoriche alla risoluzione di tipici problemi di elettromagnetismo. La prova, della durata massima di 2.5-3 h, consiste nello svolgimento di 3-4 semplici problemi.

   Per sostenere la prova scritta, occorre prenotarsi presso l'apposito portale on-line; durante la prova scritta sono consentiti soltanto l'uso di una calcolatrice scientifica e la consultazione di tavole di derivate/integrali notevoli. Non è permessa la consultazione di testi o di appunti relativi agli argomenti del corso.

   L'esito della prova scritta non pregiudica l’ammissione alla prova orale; tuttavia, si sconsiglia di sostenere la prova orale in caso di votazione inferiore a 16/30; lo studente ha, in ogni caso, la facoltà di rinunciare alla votazione conseguita e a ripresentarsi a sostenere una nuova prova scritta in un appello successivo.

   La validità della prova scritta si estende ai due appelli immediatamente successivi a quello in cui si è sostenuta la suddetta prova (includendo, nel computo, gli appelli delle sessioni straordinarie di Marzo-Aprile 2023 ed ottobre-Novembre 2023): l'eventuale verbalizzazione dell'esame superato avverrà, di conseguenza, in occasione del primo appello utile allo scopo.

(2) una prova orale, finalizzata ad una verifica della conoscenza delle nozioni teoriche dell'insegnamento. Per coloro che avranno ottenuto una votazione inferiore a 18/30 nella prova scritta, la prova orale si svolgerà in forma ‘compensativa’ della prova scritta, ovvero, prevederà lo svolgimento preliminare di semplici esercizi assegnati sul momento dal docente; successivamente, la prova riguarderà la verifica dei contenuti teorici.

 

Non sono previste prove d’esame intermedie (‘’esoneri’’)

L'ELETTROMAGNETISMO CLASSICO COME TEORIA DI CAMPO -  Richiami di elementi di teoria dei campi

L'elettromagnetismo classico come teoria di campo: formulazione integrale e differenziale delle sue leggi fondamentali.

Campi (fisici) scalari: definizione; rappresentazione mediante curve di livello; operatori differenziali del primo ordine: derivata direzionale, vettore gradiente; integrali di linea, di superficie e di volume di un campo scalare.

Campi (fisici) vettoriali: definizione, rappresentazione mediante linee di flusso; tubi di flusso; punti singolari e discontinuità di campo; sorgenti scalari e vettoriali. Dominio di definizione e proprietà topologiche. Operatori differenziali del primo ordine: rotore e divergenza. Campi indivergenti. Campi irrotazionali. Integrale di linea di un campo vettoriale e relativo significato fisico. Superfici orientabili; convenzioni per l'orientamento di una superficie. Integrale di superficie (flusso) di un campo vettoriale. SIgnicato fisico del flusso. Flusso concatenato.

 Campi conservativi e loro proprietà globali (integrali). Funzione potenziale (scalare). Vettore gradiente del potenziale e sue proprietà. Superfici equipotenziali. Linee di flusso di un campo conservativo. Teorema del rotore (o di Stokes): definizione geometrica del rotore. Significato fisico del rotore. Esempi di campi vettoriali caratterizzati da rotore nullo e non nullo. Proprietà locali (differenziali) di un campo conservativo: irrotazionalità. Campi irrotazionali conservativi.

 - Campi solenoidali e loro proprietà globali (integrali). Linee di forza di un campo solenoidale. Potenziale vettore (cenni). Teorema della divergenza (o di Gauss-Green); definizione geometrica della divergenza di un campo vettoriale. Significato fisico della divergenza. Esempi di campi vettoriali caratterizzati da divergenza nullo e non nulla. Proprietà locali (differenziali) di un campo solenoidale: divergenza nulla. Campi indivergenti solenoidali.

- Analisi qualitativa dell'andamento locale di un campo vettoriale, basata sulla  conoscenza della divergenza e del rotore del campo: esempi.

 

 

ELETTROSTATICA NEL VUOTO

Carica elettrica e legge di Coulomb. 

Fenomeni elettromagnetici naturali.  Elettromagnetismo classico: cenni storici, dominio di validità e limiti. Tribolelettricità. Struttura elettrica e composizione della materia. La forza elettromagnetica nel contesto dell fisica moderna. Elettrostatica: scopi e contenuti. Legge di Coulomb. Definizione operative della carica elettrica. Proprietà della carica elettrica. Unità di misura. Costante dielettrica del vuoto. "Confronto" fra la forza coulombiana e la forza gravitazionale. Legge di conservazione della carica elettrica. Sistemi di carica discreti e continui. Caratterizzazione di una distribuzione di carica mediante la funzione densità di carica. Principio di sovrapposizione e sua applicazione alla determinazione analitica della forza elettrostatica scambiata fra sistemi discreti e continui di cariche.

Campo elettrico (statico). Limiti della legge di Coulomb e del concetto di "azione a distanza". Campo elettrico (statico): definizione e significato fisico. Interazione fra cariche elettriche nel contesto della teoria campistica. Unità di misura. Campo elettrostatico generato da una carica puntiforme. Principio di sovrapposizione e sua applicazione alla determinazione analitica del campo elettrostatico generato da configurazioni di cariche discrete e continue (con interruzioni o cavità). Rappresentazione di un campo vettoriale mediante linee di forza; punti di discontinuità.

Legge di Gauss. Angolo solido. Flusso del vettore campo elettrico. Teorema di Gauss (derivazione della legge di Gauss a partire dalla Legge di Coulomb). Legge di Gauss in forma integrale (prima equazione di Maxwell in forma integrale).  Derivazione della legge di Coulomb dalla legge di Gauss. Applicazione della legge di Gauss al calcolo del campo elettrostatico generato da varie distribuzioni di carica continue con elevato grado di simmetria.  Assenza di punti d'equilibro in un campo elettrostatico nel vuoto. Formulazione differenziale (locale) della legge di Gauss (prima equazione di Maxwell  in forma differenziale). Applicazione della legge di Gauss in forma differenziale alla determinazione della distribuzione della carica contenuta in specificate regioni dello spazio (con particolare riferimento a distribuzioni continue con elevato grado di simmetria).

Energia potenziale elettrostatica; potenziale  elettrico; energia del campo elettrico.Richiamo dei concetti di: lavoro di una forza, forze conservative, funzione energia potenziale. Dimensioni, unità di misura. Conservatività della forza coulombiana. Energia potenziale elettrostatica (di posizione). Relazione differenziale (locale) fra energia potenziale elettrostatica e forza coulombiana: proprietà del vettore gradiente della funzione energia potenziale. Calcolo dell’energia potenziale elettrostatica (di posizione) di sistemi discreti e continui di cariche.

Conservatività del campo elettrostatico: espressione in forma integrale e differenziale (seconda equazione di Maxwell per l'elettrostatica).

Potenziale elettrostatico. Unità di misura. Relazione differenziale (locale) fra potenziale elettrostatico e campo elettrostatico: proprietà del vettore gradiente della funzione potenziale. Approcci per la determinazione del potenziale generato da sistemi discreti e continui di cariche. Superfici equipotenziali. Rappresentazione del campo elettrostatico mediante linee di forza e superfici equipotenziali.

Energia potenziale elettrostatica interna di distribuzioni discrete e continue di cariche: energia di configurazione ed auto-energia. Densità di energia del campo elettrico e sua localizzazione. Energia di una carica puntiforme.

Conservazione dell’energia meccanica in presenza di forze elettrostatiche.

Dipolo elettrico. Dipolo elettrico. Momento di dipolo. Unità di misura. Potenziale e campo elettrostatico generati da un dipolo a grande distanza (approssimazione di dipolo puntiforme). Energia potenziale di un dipolo puntiforme in un campo elettrostatico.  

Analisi delle forze agenti su un dipolo in un campo elettrostatico: moto di rototraslazione. Espressione della forza di trascinamento agente su un dipolo puntiforme: derivazione per via dinamica e per via energetica. Forze scambiate fra dipoli. Momento meccanico agente su un dipolo: derivazione per via energetica e dinamica.

Sviluppo del potenziale in serie di multipoli. Momento di dipolo di un sistema discreto e continuo di cariche. Momento di dipolo di una distribuzione complessivamente neutra. Sviluppo della funzione potenziale in serie di multipoli. Calcolo del potenziale e campo elettrostatico generati da un’arbitraria distribuzione di cariche nella “approssimazione di dipolo”.

Conduttori. Mezzi conduttori. Modello di Drude-Lorentz per un conduttore metallico. Induzione elettrostatica parziale e completa. Proprietà di conduttori metallici in equilibrio elettrostatico: distribuzione delle cariche; potenziale e campo elettrostatico all'interno e sulla superficie (teorema di Coulomb); pressione elettrostatica agente sulla superficie; effetto della curvatura; applicazioni (cenni). Proprietà di conduttori con cavità in equilibrio elettrostatico. Effetto schermo elettrostatico.  Messa a terra; potenziale di terra come riferimento e relativa convenzione.

Capacità elettrica di conduttori isolati: definizione, calcolo, significato fisico ed unità di misura. Energia elettrostatica di un conduttore isolato carico.

Condensatori. Capacità di sistemi di conduttori in configurazione di induzione parziale e completa. Condensatore: definizione. Capacità elettrica di un condensatore: definizione, calcolo, significato fisico ed unità di misura. Condensatori sferici, cilindrici e piani ideali. Energia potenziale elettrostatica (lavoro di caricamento) di sistemi di conduttori carichi. Lavoro di caricamento di un condensatore (energia elettrostatica immagazzinata). Reti di condensatori: capacità equivalente per collegamenti in serie ed in parallelo; analisi di collegamenti di condensatori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Energia immagazzinata in reti di condensatori.

 

CORRENTI CONTINUE

Legge di Ohm, resistenza elettrica, forza elettromotrice. Corrente elettrica: definizione. Vettore densità di corrente. Correnti stazionarie (continue). Equazione di continuità per la carica elettrica. Meccanismo microscopico della conduzione elettrica: modello di Drude-Lorentz e velocità di deriva. Legge di Ohm in forma locale ed integrale: resistenza elettrica. Distribuzioni di carica statica in conduttori ohmici percorsi da corrente. Forza elettromotrice: definizione e proprietà. Legge di Ohm generalizzata.  Legge di Joule e bilancio energetico in circuiti resistivi..

Circuiti in corrente continua.Circuiti: componenti, generalità. Leggi di di Kirchoff. ollegamenti di resistori in serie e parallelo. Reti di resistori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Reti di resistori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Risoluzione di reti circuitali complesse a base di generatori e resistori in corrente continua.

Correnti quasi-stazionarie. Generalità. Collegamento di resistenze e condensatori: analisi dei processi di carica e scarica in circuiti RC in regime transiente, e relativi bilanci energetici. Risoluzione di circuiti RC in regime transiente ed in condizioni di equilibrio

 

MAGNETOSTATICA NEL VUOTO

Interazioni magnetiche e campo magnetico. Interazioni elettriche e magnetiche fra cariche puntiformi in moto (nel vuoto): legge di Ampere-Biot-Savart (Forza di Lorentz generalizzata). Permeabilità magnetica del vuoto. Caratteristiche della forza magnetica. Confronto fra la forza elettrica e forza magnetica scambiate fra cariche puntiformi in moto. Apparente violazione del Terzo Principio della Dinamica. Forza magnetica scambiata fra distribuzioni di carica in moto.

Campo magnetico (nel vuoto): definizione operativa; dimensioni, unità di misura; Campo magnetico generato da una carica puntiforme in moto e sue proprietà.  Campo magnetico generato da una distribuzione di carica continua in moto e forza di Lorentz esercitata su  distribuzioni di cariche in moto.

Effetti della forza di Lorentz: moto di una carica elettrica in un campo magnetico; applicazione combinata di campi magnetici ed elettrici a particelle cariche in moto (selettori di velocità e carica/massa); effetto Hall (cenni).

Magnetostatica.Conduttori metallici percorsi da corrente come sorgenti di campo magnetici. Forza magnetica agente su un conduttore di geometria arbitraria percorso da corrente stazionaria in un campo magnetostatico. Azioni magnetiche esercitare da/subite da conduttori/circuiti filiformi percorsi da corrente stazionaria: 2a Legge (Formula) Elementare di Laplace e calcolo della forza agente su conduttori di geometria arbitraria  in un campo magnetostatico;

Azioni meccaniche esercitate su una spira  percorsa da corrente stazionaria in un campo magnetostatico uniforme; energia potenziale meccanica di una spira; momento (di dipolo) magnetico (dal caso limite di una spira puntiforme a quello di una spira di geometria arbitraria). Principio di equivalenza di Ampere (parte I): equivalenza fra le azioni meccaniche subite da una spir  percorsa da corrente stazionaria  in un campo magnetostatico uniforme e le azioni meccaniche subite da un ago (dipolo) magnetico.

1a Legge (formula) Elementare di Laplace (o Legge di Biot-Savart): calcolo del campo magnetostatico generato da distribuzioni arbitrarie di correnti stazionarie (filiformi, spiriformi, laminari, ecc.).

Principio di equivalenza di Ampere (parte II): Equivalenza fra il campo magnetostatico generato da una spira percorsa da corrente stazionaria a grande distanza ed  il campo magnetostatico prodotto da un ago (dipolo) magnetico

Leggi del campo magnetico stazionario.Legge di Gauss per il campo magnetico: formulazione integrale e differenziale (prima equazione di Maxwell per il campo magnetico). Deduzione della legge di Ampere dalla 1a Legge Elementare di Laplace. Circuitazione del campo magnetostatico generato da correnti stazionarie: Legge di Ampere in forma integrale e differenziale e suoi limiti di validità (seconda equazione di Maxwell per il campo magnetico stazionario). Applicazione della legge di Ampere alla determinazione del campo magnetostatico generato da configurazioni di correnti stazionarie con elevato grado di simmetria: conduttori filiformi rettilinei e cilindrici di lunghezza infinita; bobine solenoidali ideali; lamine infinitamente estese.

 

Testi di riferimento

Teoria

- L. Guerriero: "Lezioni di Elettromagnetismo" (Adriatica Editore)

- S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni: "Fisica Generale - Elettromagnetismo" (Casa Editrice Ambrosiana, Milano)

- P. Mazzoldi, N. Nigro, Voci: "Fisica - Volume II: Elettromagnetismo, Onde" (Edises) 

- C. Mencuccini, V. Silvestrini: "Elettromagnetismo e Ottica" (Casa Editrice Ambrosiana)

 

Esercizi

- L. Mistura, N. Sacchetti: "PROBLEMI DI FISICA - Elettromagnetismo ed Ottica" (Edizioni KAPPA)

- C. Mencuccini, V. Silvestrini: "Esercizi di Fisica - Elettromagnetismo e Ottica" (Casa Editrice Ambrosiana)

- M. Nigro, C. Voci: "Problemi di Fisica Generale - Elettromagnetismo. Ottica" (Edizioni Libreria Cortina)

- E. Borchi, R. Nicoletti: "Elettromagnetisimo -  Volume I : Elettricità" + "Elettromagnetismo - Volume II: Magnetismo" (Società Editrice Esculapio)

- P. Zotto, M. Nigro: "Problemi di Fisica Generale - Elettromagnetismo. Ottica" (Edizioni LaDotta)

- A. Alippi, A. Bettucci, M. Germano: "Fisica Generale - Esercizi risolti e guida allo svolgimento con richiami di teoria" (Società Editrice Esculapio)

FISICA GENERALE II (MODULO A) (FIS/01)
FISICA II

Corso di laurea OTTICA E OPTOMETRIA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 8.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 72.0

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno accademico di erogazione 2022/2023

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 19/09/2022 al 16/12/2022)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO GENERICO/COMUNE (PDS0-2010)

Sede Lecce

Si richiedono la conoscenza di nozioni di: geometria euclidea, trigonometria, algebra ed analisi vettoriale, calcolo differenziale ed integrale. Si richiede il superamento dell'esame di Fisica 1.

ll corso propone un'ampia e rigorosa panoramica dei fenomeni elettrici e magnetici nel vuoto e nella materia, inquadrati nell’elettromagnetismo classico come "teoria di campo", ed offre un approccio metodologico alla risoluzione dei relativi problemi. Allo scopo il programma è integrato da esercizi che permettono di comprendere le diversificate applicazioni delle nozioni teoriche proposte.

Il corso esordisce con l’introduzione del concetto di “campo” in fisica, richiamando gli strumenti matematici necessari alla rappresentazione e caratterizzazione delle proprietà di campi vettoriali conservativi e solenoidali. Vengono fornite le nozioni di campo elettrico, potenziale elettrico e densità di energia del campo, per mezzo dei quali vengono analizzate le proprietà di sistemi di cariche statiche (distribuzioni allocate nel vuoto, su conduttori in equilibrio, inclusi condensatori, ed in mezzi dielettrici). Vengono trattati i fenomeni relativi al passaggio di corrente elettrica in conduttori ohmici e si forniscono gli strumenti per l’analisi di circuiti capacitivi in regime stazionario e quasi-stazionario. Si fornisce il concetto di campo magnetico e si descrivono le leggi che governano i fenomeni magnetostatici. Si tratta il fenomeno dell’induzione elettromagnetica e si analizzano le relazioni tra campi elettrici e magnetici nel dominio del tempo. Si effettua l’analisi di circuiti induttivi in regime stazionario e quasi-stazionario. Infine, dalle equazioni di Maxwell si deducono l’esistenza e le principali proprietà delle onde elettromagnetiche nel vuoto.

Dopo il corso lo studente dovrebbe dimostrare di:

Conoscenze e comprensione: aver assimilato i concetti fondamentali dell'elettromagnetismo classico ed il relativo approccio metodologico, avendo compreso le equazioni di Maxwell e le modalità della loro applicazione alla descrizione e all'interpretazione di processi e fenomeni elettrici e magnetici, sia statici che dinamici.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione: essere in grado di risolvere problemi classici di elettrostatica, elettrodinamica, magnetostatica ed induzione elettromagnetica, previa identificazione dei fenomeni fisici che intervengono nel problema. In particolare, lo studente dovrebbe:

 - saper determinare i campi elettrici e magnetici generati da differenti distribuzioni di cariche statiche ed in moto (correnti).

 - saper analizzare gli effetti ed i fenomeni energetici connessi con l’esistenza di campi elettrici e magnetici.

 - saper risolvere circuiti in corrente continua a base di resistori, condensatori ed induttori, sia in regime stazionario che transiente nell’ipotesi di quasi-stazionarietà

 - aver compreso il legame fra campo elettrico e campo magnetico nel contesto di fenomeni non stazionari

Autonomia di giudizio: essere in grado di analizzare autonomamente un fenomeno fisico di natura elettromagnetica con rigore scientifico e di stabilire quali leggi fondamentali lo governano;

Abilità comunicative: saper esprimere e discutere, con proprietà di linguaggio e con l'uso degli strumenti matematici opportuni, le principali nozioni teoriche alla base dell'elettromagnetismo classico.

Capacità di apprendimento: aver maturato un approccio metodologico rigoroso ed idoneo allo studio di diversificate nozioni e problematiche connesse con l'elettromagnetismo, propedeutico all'apprendimento autonomo di argomenti più avanzati, che non possono essere abbracciati dal programma del corso.

Lezioni ed esercitazioni frontali, condotte mediante proiezioni di diapositive animate e/o spiegazioni alla lavagna. Agli studenti si raccomanda vivamente di prendere appunti personali durante le lezioni e le esercitazioni. Il docente guida gli studenti nella selezione del materiale per lo studio, reperibile nei testi consigliati, fornendo precise indicazioni in merito ai contenuti teorici e agli esercizi di consolidamento utili per la preparazioni all'esame. Un estratto delle diapositive proiettate durante le lezioni potrà essere reso eventualmente disponibile agli studenti al termine del corso.

L’esame prevede due prove, entrambe obbligatorie:

(1) una prova scritta, della durata di 2.5-3 h, che consiste nello svolgimento di 3-4 semplici problemi.

    Per sostenere la prova scritta, occorre prenotarsi presso l'apposito portale on line; durante la prova scritta sono consentiti soltanto l'uso di una calcolatrice scientifica e la consultazione di tavole di derivate/integrali notevoli. Non è permessa la consultazione di testi o di appunti relativi agli argomenti del corso.

   La validità della prova scritta, se superata positivamente, si estende ai due appelli successivi a quello in cui si è sostenuta la suddetta prova (includendo, nel computo, gli appelli delle sessioni straordinarie di Marzo-Aprile 2023 ed ottobre-Novembre 2023): l'eventuale verbalizzazione dell'esame superato avverrà, di conseguenza, in occasione del primo appello utile allo scopo.

(2) una prova orale (a cui lo studente accede solo in caso di superamento della prova scritta con votazione minima di 16/30), finalizzata ad una verifica della conoscenza delle nozioni teoriche proposte. In caso di esito negativo, la prova orale potrà essere sostenuta al massimo una seconda volta in un appello successivo; in caso di mancato superamento della prova orale per la seconda volta, lo studente dovrà ripresentarsi a sostenere una nuova prova scritta.

1) Gli studenti (frequentanti e non) che desiderano desiderano ricevere informazioni sul corso in itinere (argomenti svolti, suggerimenti per lo studio e le esercitazioni, eventuali sospensioni, spostamenti o recupero di lezioni, ecc.) sono pregati di inviarmi una email all'indirizzo: davide.cozzoli@unisalento.it dal proprio indirizzo istituzionale nome.cognomeXY@studenti.unisalento.it, indicando i seguenti contenuti:

Oggetto della email: Fisica Generale 2 – CdL in Ing. Industriale

Testo della email: Cognome/Nome, Matricola

 

2) Considerata la modalità corrente "teledidattica" di erogazione delle lezioni disposta in seguito all'emergenza Covid-19, l'orario delle lezioni (visibile sul sito web dell'università al link: https://easycourse.unisalento.it//Orario/Dipartimento_di_Ingegneria_dellInnovazione/2020-2021/index.html) potrebbe subire variazioni che saranno comunicate tempestivamente agli studenti frequentanti e quelli che avranno fatto richiesta di essere inseriti nella mailing list degli interessati al corso. Si consiglia, in ogni caso, di fare riferimento alle lezioni calendarizzate sulla piattaforma TEAMS.

 

3)  RICEVIMENTO: Il Docente è sempre disponibile a ricevere gli studenti, previo appuntamento da concordare via email.

Il ricevimento è sospeso, per i candidati ad un dato appello d'esame, nella settimana in cui si svolge la prova scritta e fine alla conclusione delle prove orali relative allo stesso appello.

INTRODUZIONE: L'ELETTROMAGNETISMO CLASSICO COME TEORIA DI CAMPO -  Elementi di teoria dei campi

L'elettromagnetismo classico come teoria di campo: formulazione integrale e differenziale (locale) delle sue leggi fondamentali.

Campi fisici scalari: definizione, rappresentazione mediante curve di livello. Operatori differenziali del primo ordine: defizione matematica di derivata direzionale e di vettore gradiente, e relativi significati fisici. Integrali di linea, di superficie e di volume: definizione matematica e relativo significato fisico (con riferimento al caso dei campi densità).

Campi fisici vettoriali e loro rappresentazione mediante linee di flusso; tubi di flusso; differenzialbilità e discontinuità di campo; sorgenti scalari e vettoriali. Operatori differenziali del primo ordine: rotore, divergenza. Integrali semplici, doppi e tripli (di volume). integrali di linea (circolazione, circuitazione) e relativo significato fisico. Superfici orientabili; convenzioni per l'orientamento di una superficie; integrale di superficie (flusso) e relativo significato fisico; flusso concatenato.

Campi fisici conservativi: definizione e proprietà integrali. Funzione potenziale (scalare). Superfici equipotenziali. Caratteristiche delle linee di forza di un campo conservativo e loro deduzione. Gradiente del potenziale. Teorema del rotore (o di Stokes): enunciato. Significato fisico del rotore. Esempi di campi a rotore nullo e non nullo. Proprietà differenziali (locali) di un campo conservativo. Irrotazionalità di un campo conservativo. Campi irrotazionali conservativi.

Campi fisici solenoidali: definizione e proprietà integrali; caratteristiche delle linee di forza. Teorema della divergenza (o di Gauss-Green): enunciato. Significato geometrico e fisico della divergenza. Esempi di campi a divergenza nulla e non nulla. Proprietà differenziali (locali) di un campo solenoidale: divergenza.

Analisi qualitativa dell'andamento locale di un campo vettoriale, basata sulla  conoscenza della divergenza e del rotore del campo: esempi.

 

ELETTROSTATICA

Carica elettrica e legge di Coulomb. Fenomeni elettromagnetici naturali.  Elettromagnetismo classico: cenni storici, dominio di validità e limiti. Tribolelettricità. Struttura elettrica e composizione della materia. La forza elettromagnetica nel contesto dell fisica moderna. Elettrostatica: scopi e contenuti. Legge di Coulomb. Definizione operative della carica elettrica. Proprietà della carica elettrica. Unità di misura. Costante dielettrica del vuoto. "Confronto" fra la forza coulombiana e la forza gravitazionale. Legge di conservazione della carica elettrica. Sistemi di carica discreti e continui. Caratterizzazione di una distribuzione di carica mediante la funzione densità di carica. Principio di sovrapposizione e sua applicazione alla determinazione analitica della forza elettrostatica scambiata fra sistemi discreti e continui di cariche.

Campo elettrico (statico). Limiti della legge di Coulomb e del concetto di "azione a distanza". Campo elettrico (statico): definizione e significato fisico. Interazione fra cariche elettriche nel contesto della teoria campistica. Unità di misura. Campo elettrostatico generato da una carica puntiforme. Principio di sovrapposizione e sua applicazione alla determinazione analitica del campo elettrostatico generato da configurazioni discrete e continue di cariche. Rappresentazione di un campo elettrostatico mediante linee di forza; punti di discontinutà.

Legge di Gauss. Angolo solido. Flusso del vettore campo elettrico e sue proprietà. Unità di misura. Calcolo del flusso elettrostatico attraverso una superficie chiusa a partire dalla legge di Coulomb (teorema di Gauss). Legge di Gauss in forma integrale (prima equazione di Maxwell in forma integrale). Applicazione della legge di Gauss al calcolo del campo elettrostatico generato da varie distribuzioni di carica continue con elevato grado di simmetria. Derivazione della legge di Coulomb dalla legge di Gauss. Discontinuità del campo elettrostatico. Formulazione differenziale (locale) della legge di Gauss (prima equazione di Maxwell  in forma differenziale). Assenza di punti d'equilibro in un campo elettrostatico nel vuoto. Applicazione della legge di Gauss in forma differenziale alla determinazione della carica contenuta in specificate regioni dello spazio (con particolare riferimento a distribuzioni continue con elevato grado di simmetria).

Energia potenziale elettrostatica; potenziale  elettrico; energia del campo elettrico.Richiamo dei concetti di: lavoro di una forza, forze conservative, funzione energia potenziale. Dimensioni, unità di misura. Conservatività della forza coulombiana. Energia potenziale elettrostatica (di posizione). Relazione differenziale (locale) fra energia potenziale elettrostatica e forza coulombiana: proprietà del vettore gradiente della funzione energia potenziale. Calcolo dell’energia potenziale elettrostatica (di posizione) di sistemi discreti e continui di cariche. Conservatività del campo elettrostatico: espressione in forma integrale e differenziale (terza equazione di Maxwell per l'elettrostatica).

Potenziale elettrostatico. Unità di misura. Relazione differenziale (locale) fra potenziale elettrostatico e campo elettrostatico: proprietà del vettore gradiente della funzione potenziale. Approcci per la determinazione del potenziale generato da sistemi discreti e continui di cariche. Superfici equipotenziali.  Rappresentazione del campo elettrostatico mediante linee di forza e superfici equipotenziali. Conservazione dell’energia (meccanica) in presenza di forze elettrostatiche.

Energia potenziale elettrostatica totale di una distribuzione di carica: energia potenziale di posizione ed energia potenziale (interna) di configurazione

Energia potenziale elettrostatica di configurazione di distribuzioni discrete e continue di cariche. Auto-energia. Densità di energia del campo elettrico e sua localizzazione.

Dipolo elettrico. Dipolo elettrico. Momento di dipolo. Unità di misura. Potenziale e campo elettrostatico generati da un dipolo a  grande distanza (approssimazione di dipolo puntiforme), espressi in diversi sistemi di coordinate. Energia potenziale di un dipolo puntiforme in un campo elettrostatico.  

Analisi delle forze agenti su un dipolo in un campo elettrico: rotazione e trascinamento. Relazione fra le forze agenti su un dipolo e la sua energia potenziale. Derivazione dell'espressione del momento meccanico agente su un dipolo per via energetica e dinamica.

Sviluppo del potenziale in serie di multipoli. Momento di dipolo di una distribuzione di carica (discreta o continua). Sviluppo del potenziale in serie di multipoli. Calcolo del potenziale e del campo elettrostatico nella "approssimazione di dipolo".

Conduttori. Mezzi conduttori. Conduttori metallici e modello del gas elettronico di Drude-Lorentz. Induzione elettrostatica parziale e completa. Proprietà di conduttori metallici in equilibrio elettrostatico: distribuzione delle cariche; potenziale e campo elettrostatico all'interno e sulla superficie (teorema di Coulomb); pressione elettrostatica agente sulla superficie; effetto della curvatura e potere disperdente delle punte; applicazioni (cenni). Proprietà di conduttori con cavità in equilibrio elettrostatico. Effetto di schermo elettrostatico. Messa a terra. Potenziale di terra come riferimento e relativa convenzione.

Capacità elettrica di conduttori isolati: definizione, calcolo, significato fisico ed unità di misura. Energia elettrostatica di un conduttore isolato carico.

Condensatori. Capacità di sistemi di conduttori in configurazione di induzione parziale e completa. Condensatore: definizione. Capacità elettrica di un condensatore: definizione, calcolo, significato fisico ed unità di misura. Condensatori sferici, cilindrici e piani ideali. Energia potenziale elettrostatica (lavoro di caricamento) di sistemi di conduttori carichi. Lavoro di caricamento di un condensatore (energia potenziale elettrostatica immagazzinata).

Reti di condensatori: capacità equivalente per collegamenti in serie ed in parallelo;  analisi di collegamenti di condensatori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Energia immagazzinata in reti di condensatori.

 

CORRENTI CONTINUE

Legge di Ohm, resistenza elettrica, forza elettromotrice. Corrente elettrica: definizione. Vettore densità di corrente. Correnti stazionarie (continue). Equazione di continuità per la carica elettrica. Meccanismo microscopico della conduzione elettrica: modello di Drude-Lorentz e velocità di deriva. Legge di Ohm in forma locale ed integrale: resistenza elettrica. Distribuzioni di carica statica in conduttori ohmici percorsi da corrente. Forza elettromotrice: definizione e proprietà; non-conservatività del campo elettromotore. Legge di Ohm generalizzata. Collegamenti di resistori in serie e parallelo. Reti di resistori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Reti di resistori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Bilancio energetico in circuiti resistivi: potenza erogata da un generatore e trasferita al campo elettrico; potenza dissipata per effetto Joule.

Circuiti in corrente continuaCircuiti: componenti, generalità. Prima Legge di Kirchhoff e sua derivazione dal principio di conservazione della carica elettrica. Seconda Legge di Kirchoff e sua interpretazione in termini di bilancio energetico e conservatività del campo elettrico stazionario in circuiti in corrente continua. Risoluzione di reti circuitali complesse a base di generatori e resistori in corrente continua (regola di Maxwell).

Circuiti RC.Correnti quasi-stazionarie: generalità. Collegamento di resistenze e condensatori: analisi dei processi di carica e scarica in circuiti RC in regime transiente, e relativi bilanci energetici. Risoluzione di circuiti RC in regime transiente ed in condizioni di equilibrio

 

INTERAZIONI MAGNETICHE NEL VUOTO

Interazioni magnetiche e campo magnetico. Fenomenologia delle interazioni magnetiche nel vuoto coinvolgenti cariche in moto, magneti naturali e correnti. Interazioni elettriche e magnetiche fra cariche puntiformi in moto (nel vuoto): legge di Ampere-Biot-Savart. Permeabilità magnetica del vuoto. Caratteristiche della forza magnetica. Confronto fra la forza elettrica e forza magnetica scambiate fra cariche puntiformi in moto. Apparente violazione del Terzo Principio della Dinamica. Forza magnetica esercitata da una distribuzione di carica continua in moto su una carica puntiforme in moto.

Campo magnetico (nel vuoto): definizione operativa; dimensioni, unità di misura; Campo magnetico generato da una carica puntiforme in moto e sue proprietà.  Campo magnetico generato da una distribuzione di carica continua in moto su una carica puntiforme in moto e forza totale ivi agente.

Forza di Lorenz generalizzata agente su una carica puntifome; forza agente su un'arbitraria distribuzione di carica in moto in un campo magnetico.

Moto di cariche elettriche in campi magnetici. Applicazione combinata di campi magnetici ed elettrici a particelle cariche in moto: selettori di velocità e carica/massa; effetto Hall.

Magnetostatica.Conduttori metallici percorsi da corrente come sorgenti di campo magnetici. Forza magnetica agente su un conduttore percorso da corrente in un campo magnetostatico. Azioni magnetiche esercitare da/subite da conduttori/circuiti filiformi percorsi da corrente stazionaria: 2a Legge (Formula) Elementare di Laplace e calcolo della forza agente su conduttori di geometria arbitraria  in un campo magnetostatico; 1a Legge (formula) Elementare di Laplace (o Legge di Biot-Savart) e calcolo del campo magnetostatico generato da distribuzioni arbitrarie di correnti stazionarie (filiformi, spiriformi, laminari).

Forza magnetica e momento meccanico agenti su una spira piana percorsa da corrente stazionaria in un campo magnetostatico uniforme; energia potenziale meccanica della spira; momento (di dipolo) magnetico. Caso limite di una spira puntiforme. Azioni meccaniche esercitate su una spira non planare in un campo magnetico uniforme. Principio di equivalenza di Ampere: (parte I) equivalenza fra le azioni meccaniche subite da una spira puntiforme (o da una spira macroscopica in un campo magnetostatico uniforme) e quelle subite da un ago (dipolo) magnetico in un campo magnetostatico; (parte II) equivalenza fra il campo magnetostatico generato da una spira puntiforme (e quello generato da una spira macroscopica a grande distanza) ed il campo magnetostatico prodotto da un ago magnetico con identico momento di dipolo.

Leggi del campo magnetico.Legge di Gauss per il campo magnetico: formulazione integrale e differenziale (seconda equazione di Maxwell). Circuitazione del campo magnetostatico generato da correnti stazionarie: Legge di Ampere in forma integrale e differenziale (terza equazione di Maxwell per la magnetostatica) e suoi limiti di validità. Verifica della legge di Ampere a partire dalla 1a Legge Elementare di Laplace. Applicazione della legge di Ampere alla determinazione del campo magnetostatico generato da configurazioni di correnti stazionarie con elevato grado di simmetria: conduttori cilindrici, bobine solenoidali, lamine infinitamente estese.

 

CAMPI ELETTRICI E MAGNETICI VARIABILI NEL TEMPO

Legge di Faraday-Henry-Neuman-Lenz Induzione elettromagnetica: fenomenologia. Legge di Faraday-Henry-Neuman-Lenz in forma integrale (terza equazione di Maxwell in forma integrale) e convenzioni relative alla sua applicazione. Giustificazione energetica (legge di Lenz).  Forza elettromotrice indotta.

Induzione  elettromagnetica di trasformazione (dovuta a campi magnetici variabili nel tempo); corrispondente espressione differenziale della legge di Faraday-Henry-Neuman-Lenz (terza equazione di Maxwell in forma differenziale). Proprietà dei campi elettrici indotti; localizzazione della forza elettromotrice indotta.

Induzione elettromagnetica di movimento e sua interpretazione in termini di forza di Lorentz. Localizzazione della forza elettromotrice indotta.

Autoinduzione. Flusso magnetico autoconcatenato ed autoinduzione: fenomenologia. Coefficiente di autoinduzione (induttanza).  Calcolo dell’induttanza di semplici dispositivi (bobine solenoidali e toroidali; cavi coassiali). Densità di energia del campo magnetico e sua localizzazione.

Circuiti RL. Analisi di circuiti induttivi in regime transiente (quasi stazionario): processi di "carica" e "scarica", e relativi bilanci energetici. Analisi di circuiti RL in regime transiente ed in condizioni di equilibrio

Legge di Ampere-Maxwell (o Legge di Ampere generalizzata) in forma integrale e differenziale (quarta equazione di Maxwell in forma integrale e differenziale). Corrente di spostamento: campi elettrici variabili nel tempo come sorgenti di campo magnetico. Soluzione del "paradosso di Maxwell".

 

EQUAZIONI FONDAMENTALI DELL'ELETTROMAGNETISMO: RIEPILOGO

Riepilogo delle equazioni fondamentali dell'elettromagnetismo classico e concettualizzazione: equazioni di Maxwell in forma integrale e differenziale, forza di Lorentz generalizzata, ed equazione di continuità.

 

Teoria

- S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni: "Fisica Generale - Elettromagnetismo" (Casa Editrice Ambrosiana, Milano)

- L. Guerriero: "Lezioni di Elettromagnetismo" (Adriatica Editore)

- P. Mazzoldi, N. Nigro, Voci: "Fisica - Volume II: Elettromagnetismo, Onde" (Edises) 

 

 

Esercizi

- M. Nigro, C. Voci: "Problemi di Fisica Generale - Elettromagnetismo. Ottica" (Edizioni Libreria Cortina)

- E. Borchi, R. Nicoletti: "Elettromagnetisimo -  Volume I : Elettricità" + "Elettromagnetismo - Volume II: Magnetismo" (Società Editrice Esculapio)

- P. Zotto, M. Nigro: "Problemi di Fisica Generale - Elettromagnetismo. Ottica" (Edizioni LaDotta)

- A. Alippi, A. Bettucci, M. Germano: "Fisica Generale - Esercizi risolti e guida allo svolgimento con richiami di teoria" (Società Editrice Esculapio)

- C. Mencuccini, V. Silvestrini: "Esercizi di Fisica - Elettromagnetismo e Ottica" (Casa Editrice Ambrosiana)

 

FISICA II (FIS/01)
CRESCITA E NANOFABBRICAZIONE

Corso di laurea FISICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/03

Tipo corso di studio Laurea Magistrale

Crediti 7.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 49.0

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Anno di corso 1

Semestre Secondo Semestre (dal 07/03/2022 al 10/06/2022)

Lingua ITALIANO

Percorso NANOTECNOLOGIE, FISICA DELLA MATERIA E APPLICATA (A65)

Sede Lecce

Si richiede il possesso di conoscenze di base di struttura della materia e di fisica dello stato solido.

Il corso si propone di illustrare i principi fisici e chimico-fisici alla base della formazione di solidi a ridotta dimensionalità su scala nanometrica e sub-micrometrica, descrivendo un ampio ventaglio di tecniche per la fabbricazione di diversificate nanostrutture per applicazioni in ottica, elettronica, biomedicina e catalisi.

Al termine del corso lo studente dovrebbe dimostrare di:

Conoscenze e comprensione: aver compreso i concetti fisici fondamentali ed i principi operativi alla base delle più importanti tecniche di fabbricazione di nanomateriali, il loro impatto sulle specifiche proprietà chumico-fisiche e sul potenziale tecnologico delle nanostrutture prodotte.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione: essere in grado di individuare i meccanismi di tipo chimico e fisico alla base dell'evoluzione composizionale, morfologico e strutturale delle principali classi di nanostrutture di interesse scientifico e tecnologico; conoscere le tecniche più idonee per la caratterizzazione dei solidi nanostrutturatai; conoscere le possibili strategie di nanofabbricazione top-down e bottom up ed i loro limiti applicativi.

Autonomia di giudizio: essere in grado di analizzare e formulare giudizi in autonomia circa le strategie più appropriate per la pianificazione di un processo di nanofabbricazione e la caratterizzazione delle nanostrutture risultanti.

Abilità comunicative: saper esprimere e discutere, con proprietà di linguaggio e correttezza formale, le problematiche fondamentali  relative alla fabbricazione di nanostrutture con specifiche proprietà e funzionalità;

Capacità di apprendimento: aver maturato un approccio metodologico utile allo studio di diversificate nozioni e problematiche connesse con fabbricazione e la caratterizzazione di nanomateruali, propedeutico all'apprendimento autonomo di argomenti più avanzati o specialistici, che non possono essere abbracciati dal programma del corso

L'insegnamento verrà erogato mediante proiezione di diapositive animate, un estratto delle quali sarà reso disponibile agli studenti al termine del corso. Il docente guiderà gli studenti nella selezione di materiale per lo studio, reperibile nei testi consigliati.

La frequenza delle lezioni è vivamente consigliata.

L’esame consiste in una prova orale finalizzata a valutare il raggiungimento degli obiettivi formativi specificati. Lo studente verrà valutato in base alla completezza ed alla correttezza formale dei contenuti che sarà in grado di esporre, ed alla capacità di argomentare le proprie tesi.

Per sostenere la prova d'esame, occorre prenotarsi presso l'apposito portale on line.

Le date degli appelli saranno pubblicate sull’apposito portale on line

La materia in regime di ridotta dimensionalità alla nanoscala:

- classificazione delle nanostrutture;

- evoluzione delle proprietà chimiche, fisiche e chimico-fisiche della materia in funzione delle dimensioni: ruolo del confinamento quantistico; ruolo della superficie nella reattività chimica e nella stabilità strutturale;

- tecniche di caratterizzazione delle proprietà composizionali, morfologiche, strutturali, optolelettroniche e catalitiche di differenti tipologie di nanostrutture;

- potenziali applicazioni tecnologiche.

 

Termodinamica e cinetica di un processo di crescita di un solido nanostrutturato

 

L'approccio alla nanonabbricazione di tipo "bottom-up" :

- nucleazione omogenea ed eterogenea; modi di crescita; evoluzione di morfologia e struttura

- tecniche di evaporazione termica convenzionale e con fasci di elettroni, sputtering e sue varianti, ablazione laser; deposizione da vapori chimici e sue varianti, sintesi colloidale;

- assemblaggio indotto o auto-organizzato di strutture mesoscopiche

 

L'approccio alla nanonabbricazione di tipo "top-down":

- tecniche di litografia ottica, litografia a raggi X, litografia con particelle cariche, soft lithography e imprint lithography;

- processi di etching, e di lift-off

- diffusione, impiantazione ionica, processi di ossidazione e trattamenti termici

1) Dispense a cura del docente, messe a disposizione degli studenti frequentanti durante il corso delle lezioni.

 

2) Per approfondimenti o chiarimenti su temi specifici affrontati nel corso, lo studente può fare riferimento ad uno o più dei seguenti testi:

   - Stephen A. Campbell, Fabrication Engineering at the Micro- and Nanoscale, 4th edition, Oxford University Press (2013)

   - Milton Ohring,The Materials Science of Thin Films, 2nd edition, Elsevier (2001)

   - Zheng Cui, Nanofabrication Principles, Capabilities and Limits, Springer (2008)

   - Sulabha K. Kulkarni, Nanotechnology: Principles and Practices, Springer (2015)

   - Geoffrey A Ozin, André Arsenault, Ludovico Cademartiri, Nanochemistry: A Chemical Approach to Nanomaterials, 2nd Edition, Royal Societyof Chemistry(2009)

CRESCITA E NANOFABBRICAZIONE (FIS/03)
FISICA GENERALE II (MODULO A)

Corso di laurea MATEMATICA

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 42.0

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Anno di corso 3

Semestre Primo Semestre (dal 20/09/2021 al 17/12/2021)

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Si richiede il possesso di nozioni di Analisi Matematica e Geometria I, II e III, ed il superamento dell'esame di Fisica Generale 1.

ll corso propone un'ampia e rigorosa panoramica dei fenomeni elettrici e magnetici stazionari nel vuoto, inquadrati nell’elettromagnetismo classico come "teoria di campo", ed offre un approccio metodologico alla risoluzione dei relativi problemi. Allo scopo il programma è integrato da esercizi che permettono di comprendere le diversificate applicazioni delle nozioni teoriche proposte. Il corso esordisce con l’introduzione del concetto di “campo” in fisica, richiamando gli strumenti matematici necessari alla rappresentazione e caratterizzazione delle proprietà di campi scalari e e vettoriali, con enfasi sui campi conservativi e solenoidali. Vengono introdotte le nozioni di campo elettrico, potenziale elettrico e densità di energia del campo, per mezzo dei quali vengono analizzate le proprietà di distribuzioni di cariche statiche (distribuzioni di vario tipo allocate nel vuoto, su sistemi di conduttori (e condensatori) in equilibrio. Vengono trattati i fenomeni relativi al passaggio di corrente elettrica in conduttori ohmici e si forniscono gli strumenti per l’analisi di circuiti capacitivi in regime stazionario e quasi-stazionario. Si fornisce il concetto di campo magnetico e si descrivono le leggi che governano i fenomeni magnetostatici. Si riassumono le leggi fondamentali individuate mediante le relative equazioni di Maxwell.

Dopo il corso lo studente dovrebbe dimostrare di:

Conoscenze e comprensione: aver assimilato i concetti fondamentali dell'elettromagnetismo classico proposti ed il relativo approccio metodologico, avendo compreso le equazioni di Maxwell e le modalità della loro applicazione alla descrizione e all'interpretazione di processi e fenomeni elettrici e magnetici stazionari nel vuoto.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione: essere in grado di risolvere problemi classici di elettrostatica, elettrodinamica (in regime stazionario) e magnetostatica nel vuoto, previa identificazione dei fenomeni fisici che intervengono nel problema. In particolare, lo studente dovrebbe:

 - saper determinare i campi elettrici e magnetici generati da differenti distribuzioni di cariche statiche ed in moto (correnti continue).

 - saper analizzare gli effetti ed i fenomeni energetici connessi con l’esistenza di campi elettrici e magnetici.

 - saper risolvere circuiti in corrente continua a base di resistori e condensatori, sia in regime stazionario che transiente nell’ipotesi di quasi-stazionarietà

Autonomia di giudizio: essere in grado di analizzare autonomamente un fenomeno fisico di natura elettromagnetica con rigore scientifico e di stabilire quali leggi fondamentali lo governano;

Abilità comunicative: saper esprimere e discutere, con proprietà di linguaggio e con l'uso degli strumenti matematici opportuni, le principali nozioni teoriche alla base dell'elettromagnetismo classico.

Capacità di apprendimento: aver maturato un approccio metodologico rigoroso ed idoneo allo studio di diversificate nozioni e problematiche connesse con l'elettromagnetismo, propedeutico all'apprendimento autonomo di argomenti più avanzati, che non possono essere abbracciati dal programma del corso.

Le lezioni e le necessarie esercitazioni verranno condotte mediante proiezione di diapositive animate, un estratto delle quali potrà essere reso eventualmente disponibile agli studenti durante il corso. Il docente guiderà gli studenti nella selezione del materiale per lo studio, reperibile nei testi consigliati, fornendo precise indicazioni in merito ai contenuti teorici e agli esercizi di consolidamento utili per la preparazioni all'esame.

L’esame è finalizzato ad una verifica della conoscenza delle nozioni teoriche proposte e della capacità di applicarle alla risoluzione di tipici problemi di elettromagnetismo classico.

L'esame può prevedere due prove, oppure una prova unica, a discrezione dello studente, secondo le modalità di seguito indicate:

(1) una prova scritta, della durata massima di 2.5-3 h, che consiste nello svolgimento di 3-4 semplici problemi (uno dei quesiti potrebbe riguardare l'esposizione/discussione di un argomento teorico).

   Per sostenere la prova scritta, occorre prenotarsi presso l'apposito portale on-line; durante la prova scritta sono consentiti soltanto l'uso di una calcolatrice scientifica e la consultazione di tavole di derivate/integrali notevoli. Non è permessa la consultazione di testi o di appunti relativi agli argomenti del corso.

   La validità della prova scritta, se superata positivamente, si estende ai due appelli immediatamente successivi a quello in cui si è sostenuta la suddetta prova (includendo, nel computo, gli appelli delle sessioni straordinarie di Marzo-Aprile 2021 ed ottobre-Novembre 2021): l'eventuale verbalizzazione dell'esame superato avverrà, di conseguenza, in occasione del primo appello utile allo scopo.

   Lo svolgimento della prova scritta è facoltativo; pertanto, l’eventuale esito negativo della prova non pregiudica l’ammissione alla prova orale.

(2) una prova orale obbligatoria. Per coloro che non avranno superato positivamente la prova scritta, o che avranno deciso di non sostenere la prova scritta, la prova orale si svolgerà in forma ‘compensativa’ della prova scritta, ovvero, potrà prevedere lo svolgimento preliminare di semplici esercizi assegnati sul momento dal docente;successivamente, la prova riguarderà la verifica dei contenuti teorici trattati durante il corso. Durante l'esame, non è permessa la consultazione di testi o di appunti relativi agli argomenti del corso.

 

Non sono previste prove d’esame intermedie (‘’esoneri’’)

L'ELETTROMAGNETISMO CLASSICO COME TEORIA DI CAMPO -  Elementi di teoria dei campi

Richiami di: algebra vettoriale;  elementi di analisi con funzioni scalari  e vettoriali (derivate; integrali).

Campi scalari: definizione, rappresentazione mediante curve di livello; operatori differenziali del primo ordine: derivata direzionale, gradiente; integrali di lineai, di superficie e di volume di un campo scalare.

Campi vettoriali e loro rappresentazione mediante linee di flusso; tubi di flusso; punti singolari e discontinuità di campo. Tipologie di dominio di definizione di un campo. Operatori differenziali del primo ordine: rotore e divergenza. Linee orientate e loro parametrizzazione; integrali di linea (circolazione, circuitazione) e relativo significato fisico. Superfici orientabili; convenzioni per l'orientamento di una superficie; integrale di superficie (flusso) e relativo significato fisico. Flusso concatenato.

Campi conservativi: definizione e proprietà. Funzione potenziale (scalare). Espressione in forma integrale della conservatività di un campo: invarianza della circolazione, circuitazione. Vettore gradiente (del potenziale) e sue proprietà. Superfici equipotenziali. Linee di forza di un campo conservativo. Teorema del rotore (o di Stokes).  Campi irrotazionali. Espressione in forma differenziale (locale) della conservatività di campo: circolazione elementare, circuitazione specifica ed irrotazionalità. Condizioni topologiche per la conservatività di un campo irrotazionale. Significato fisico del rotore.

Campi solenoidali: definizione e proprietà. Espressione in forma integrale della solenoidaleità di un campo: flusso attraverso una superficie chiusa, invarianza del flusso concatenato; costanza del flusso attraverso le sezioni di un tubo di flusso. Linee di forza di un campo solenoidale. Potenziale vettore. Divergenza di un vettore: definizione e significato fisico. Teorema della divergenza (o di Gauss-Green). Significato geometrico della divergenza. Campi indivergenti. Divergenza di un campo solenoidale. Espressione in forma differenziale (locale) della solenoidaleità di campo: flusso specifico, divergenza. Condizioni per la solenoidaleità di un campo indivergente. Significato fisico della divergenza.

Uso formale degli operatori differenziali: identità vettoriali.

Ricostruzione di un campo vettoriale a partire dalla conoscenza della divergenza e del rotore del campo (teorema di Helmholtz in forma differenziale): esempi di campi caratterizzati da divergenza nulla, da rotore nullo, e da divergenza e rotore non nulli.

L'elettromagnetismo classico come teoria di campo: formulazione integrale e differenziale (locale) delle sue leggi fondamentali.

 

ELETTROSTATICA NEL VUOTO

Carica elettrica e legge di Coulomb. 

Fenomeni elettrici naturali. Elettromagnetismo classico: generalità. Tribolelettricità: fenomenologia, esperimenti e deduzioni in merito alla natura elettrica della materia. Struttura della materia. La forza elettromagnetica nel contesto delle forze fondamentali in Natura: origine, raggio d'azione. Elettrostatica: scopi e contenuti. Legge di Coulomb: enunciato, contenuti e limiti; definizione operativa di carica elettrica; unità di misura. Costante dielettrica del vuoto. Misura della forza elettrostatica. Confronto fra forza elettrostatica e forza gravitazionale. Proprietà della carica elettrica: quantizzazione, additività, invarianza relativistica. Principio di conservazione (locale e globale) della carica elettrica.

Linearità della forza elettrostatica: principio di sovrapposizione.

Sistemi di cariche discreti e continui. Funzione densità di carica.

Principio di sovrapposizione e sua applicazione alla determinazione analitica della forza scambiata fra sistemi discreti e continui di cariche (distribuite su segmenti, fili rettilinei, anelli, corone e settori circolari, dischi, piani, superfici sferiche, ed entro gusci sferici/cilindrici, volumi sferici e cilindrici).

Campo elettrico (statico). Campo elettrico (statico): definizione e significato fisico; relazione fra i concetti di campo, sorgente di campo, carica di prova, e forza agente sulla carica di prova; unità di misura. Rappresentazione mediante linee di forza. Principio di sovrapposizione e sua applicazione alla determinazione analitica del campo elettrostatico generato da configurazioni discrete e continue di cariche (distribuite su segmenti, fili rettilinei, anelli, corone e settori circolari, dischi, piani, superfici sferiche, ed entro gusci sferici/cilindrici, volumi sferici e cilindrici.). Discontinuità del campo elettrostatico.

Legge di Gauss. Angolo solido. Flusso del vettore campo elettrico. Teorema di Gauss (derivazione della legge di Gauss a partire dalla Legge di Coulomb). Legge di Gauss in forma integrale (prima equazione di Maxwell in forma integrale).  Derivazione della legge di Coulomb dalla legge di Gauss. Applicazione della legge di Gauss al calcolo del campo elettrostatico generato da varie distribuzioni di carica continue con elevato grado di simmetria.  Assenza di punti d'equilibro in un campo elettrostatico nel vuoto. Formulazione differenziale (locale) della legge di Gauss (prima equazione di Maxwell  in forma differenziale). Applicazione della legge di Gauss in forma differenziale alla determinazione della carica contenuta in specificate regioni dello spazio (con particolare riferimento a distribuzioni continue con elevato grado di simmetria).

Energia potenziale elettrostatica; potenziale  elettrico; energia del campo elettrico.Richiamo dei concetti di: lavoro di una forza, forze conservative, funzione energia potenziale. Dimensioni, unità di misura. Conservatività della forza coulombiana. Energia potenziale elettrostatica (di posizione). Relazione differenziale (locale) fra energia potenziale elettrostatica e forza coulombiana: proprietà del vettore gradiente della funzione energia potenziale. Calcolo dell’energia potenziale elettrostatica (di posizione) di sistemi discreti e continui di cariche.

Conservatività del campo elettrostatico: espressione in forma integrale e differenziale (seconda equazione di Maxwell per l'elettrostatica).

Potenziale elettrostatico. Unità di misura. Relazione differenziale (locale) fra potenziale elettrostatico e campo elettrostatico: proprietà del vettore gradiente della funzione potenziale. Approcci per la determinazione del potenziale generato da sistemi discreti e continui di cariche. Superfici equipotenziali.  Rappresentazione del campo elettrostatico mediante linee di forza e superfici equipotenziali.

Energia potenziale elettrostatica interna di distribuzioni discrete e continue di cariche: energia di configurazione ed auto-energia. Densità di energia del campo elettrico e sua localizzazione. Energia di una carica puntiforme. Conservazione dell’energia meccanica in presenza di forze elettrostatiche.

Dipolo elettrico. Dipolo elettrico. Momento di dipolo. Unità di misura. Potenziale e campo elettrostatico generati da un dipolo a grande distanza (approssimazione di dipolo puntiforme). Energia potenziale di un dipolo puntiforme in un campo elettrostatico.  

Analisi delle forze agenti su un dipolo in un campo elettrostatico: moto di rototraslazione. Espressione della forza di trascinamento agente su un dipolo puntiforme: derivazione per via dinamica e per via energetica. Forze scambiate fra dipoli. Momento meccanico agente su un dipolo: derivazione per via energetica e dinamica.

Conduttori. Mezzi conduttori. Modello di Drude-Lorentz per un conduttore metallico. Induzione elettrostatica parziale e completa. Proprietà di conduttori metallici in equilibrio elettrostatico: distribuzione delle cariche; potenziale e campo elettrostatico all'interno e sulla superficie (teorema di Coulomb); pressione elettrostatica agente sulla superficie; effetto della curvatura; applicazioni (cenni). Proprietà di conduttori con cavità in equilibrio elettrostatico. Effetto schermo elettrostatico.  Messa a terra. Potenziale di terra come riferimento e relativa convenzione.

Capacità elettrica di conduttori isolati: definizione, calcolo, significato fisico ed unità di misura. Energia elettrostatica di un conduttore isolato carico.

Condensatori. Capacità di sistemi di conduttori in configurazione di induzione parziale e completa. Condensatore: definizione. Capacità elettrica di un condensatore: definizione, calcolo, significato fisico ed unità di misura. Condensatori sferici, cilindrici e piani ideali. Energia potenziale elettrostatica (lavoro di caricamento) di sistemi di conduttori carichi. Lavoro di caricamento di un condensatore (energia elettrostatica immagazzinata). Reti di condensatori: capacità equivalente per collegamenti in serie ed in parallelo; analisi di collegamenti di condensatori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Energia immagazzinata in reti di condensatori.

 

CORRENTI CONTINUE

Legge di Ohm, resistenza elettrica, forza elettromotrice. Corrente elettrica: definizione. Vettore densità di corrente. Correnti stazionarie (continue). Equazione di continuità per la carica elettrica. Meccanismo microscopico della conduzione elettrica: modello di Drude-Lorentz e velocità di deriva. Legge di Ohm in forma locale ed integrale: resistenza elettrica. Distribuzioni di carica statica in conduttori ohmici percorsi da corrente. Forza elettromotrice: definizione e proprietà.. Legge di Ohm generalizzata. Collegamenti di resistori in serie e parallelo. Reti di resistori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Reti di resistori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Effetto Joule e bilancio energetico in circuiti resistivi..

Circuiti in corrente continuaCircuiti: componenti, generalità. Leggi di di Kirchoff. Risoluzione di reti circuitali complesse a base di generatori e resistori in corrente continua (regola di Maxwell).

Circuiti RC.Correnti quasi-stazionarie: generalità. Collegamento di resistenze e condensatori: analisi dei processi di carica e scarica in circuiti RC in regime transiente, e relativi bilanci energetici. Risoluzione di circuiti RC in regime transiente ed in condizioni di equilibrio

 

INTERAZIONI MAGNETICHE NEL VUOTO (facoltativo)

Interazioni magnetiche e campo magnetico. Fenomenologia delle interazioni magnetiche nel vuoto coinvolgenti cariche in moto, magneti naturali e conduttori percorsi da corrente elettrica. Interazioni elettriche e magnetiche fra cariche puntiformi in moto (nel vuoto): legge di Ampere-Biot-Savart. Permeabilità magnetica del vuoto. Caratteristiche della forza magnetica. Confronto fra la forza elettrica e forza magnetica scambiate fra cariche puntiformi in moto. Apparente violazione del Terzo Principio della Dinamica. Forza magnetica scambiata fra distribuzioni di carica  in moto.

Campo magnetico (nel vuoto): definizione operativa; dimensioni, unità di misura; Campo magnetico generato da una carica puntiforme in moto e sue proprietà.  Campo magnetico generato da una distribuzione di carica continua in moto  e forza esercitata su una carica puntiforme in moto.

Forza di Lorenz generalizzata agente su una carica puntifome; forza agente su un'arbitraria distribuzione di carica in moto in un campo magnetico.

Moto di cariche elettriche in campi magnetici. Applicazione combinata di campi magnetici ed elettrici a particelle cariche in moto: selettori di velocità e carica/massa; effetto Hall.

Magnetostatica.Conduttori metallici percorsi da corrente come sorgenti di campo magnetici. Forza magnetica agente su un conduttore percorso da corrente in un campo magnetostatico. Azioni magnetiche esercitare da/subite da conduttori/circuiti filiformi percorsi da corrente stazionaria: 2a Legge (Formula) Elementare di Laplace e calcolo della forza agente su conduttori di geometria arbitraria  in un campo magnetostatico; 1a Legge (formula) Elementare di Laplace (o Legge di Biot-Savart) e calcolo del campo magnetostatico generato da distribuzioni arbitrarie di correnti stazionarie (filiformi, spiriformi, laminari).

Forza magnetica e momento meccanico agenti su una spira piana percorsa da corrente stazionaria in un campo magnetostatico uniforme; energia potenziale meccanica della spira; momento (di dipolo) magnetico. Caso limite di una spira puntiforme. Azioni meccaniche esercitate su una spira non planare in un campo magnetico uniforme. Principio di equivalenza di Ampere: (parte I) equivalenza fra le azioni meccaniche subite da una spira puntiforme (e le azioni meccaniche subite da una spira macroscopica immersa in un campo magnetostatico uniforme) e le azioni meccaniche subite da un ago (dipolo) magnetico in un campo magnetostatico; (parte II) equivalenza fra il campo magnetostatico generato da una spira puntiforme  (e fra il campo magnetostatico generato da una spira macroscopica a grande distanza) ed il campo magnetostatico prodotto da un ago magnetico con identico momento di dipolo.

Leggi del campo magnetico. Legge di Gauss per il campo magnetico: formulazione integrale e differenziale (seconda equazione di Maxwell). Circuitazione del campo magnetostatico generato da correnti stazionarie: Legge di Ampere in forma integrale e differenziale (terza equazione di Maxwell per la magnetostatica) e suoi limiti di validità. Verifica della legge di Ampere a partire dalla 1a Legge Elementare di Laplace. Applicazione della legge di Ampere alla determinazione del campo magnetostatico generato da configurazioni di correnti stazionarie con elevato grado di simmetria: conduttori cilindrici, bobine solenoidali e toroidali, lamine infinitamente estese.

 

Testi di riferimento

Teoria

- L. Guerriero: "Lezioni di Elettromagnetismo" (Adriatica Editore)

- S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni: "Fisica Generale - Elettromagnetismo" (Casa Editrice Ambrosiana, Milano)

- C. Mencuccini, V. Silvestrini: "Elettromagnetismo e Ottica" (Casa Editrice Ambrosiana)

 

Esercitazioni

- L. Mistura, N. Sacchetti: "PROBLEMI DI FISICA - Elettromagnetismo ed Ottica" (Edizioni KAPPA)

- C. Mencuccini, V. Silvestrini: "Esercizi di Fisica - Elettromagnetismo e Ottica" (Casa Editrice Ambrosiana)

- E. Borchi, R. Nicoletti: "Elettromagnetisimo -  Volume I : Elettricità" + "Elettromagnetismo - Volume II: Magnetismo" (Società Editrice Esculapio)

- B. Ghidini, F. Mitrotta: "Problemi di elettromagnetismo" (Adriatica Editrice, Bari)

- M. Nigro, C. Voci: "Problemi di Fisica Generale - Elettromagnetismo. Ottica" (Edizioni Libreria Cortina, Padova)

FISICA GENERALE II (MODULO A) (FIS/01)
MODULO A

Corso di laurea BENI CULTURALI

Settore Scientifico Disciplinare FIS/07

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 48.0

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Anno di corso 1

Lingua

Percorso TECNOLOGICO (A69)

Si richiede la conoscenza dell'algebra e di nozioni elementari di trigonometria; sono utili conoscenze elementari di struttura della materia.

L’insegnamento si propone di offrire una panoramica degli approcci metodologici ed operativi della Fisica Sperimentale, applicabili alla caratterizzazione ed allo studio dei beni culturali. Il corso introduce lo studente alla conoscenza e all’applicazione delle principali tecniche (non distruttive, non invasive, non manipolative) per la caratterizzazione chimica e morfologico-strutturale dei materiali e la valutazione dello stato di conservazione dei beni culturali, e per il controllo dei fattori che influenzano il micro- e macro-ambiente di conservazione.

Al termine del corso lo studente dovrebbe dimostrare di:

 

Conoscenze e comprensione: aver compreso i concetti fisici fondamentali ed i principi operativi alla base delle più importanti tecniche di caratterizzazione fisica e chimico-fisica dei materiali e di valutazione dello stato di conservazione dei beni culturali

 

Capacità di applicare conoscenze e comprensione: essere in grado di individuare e descrivere i fenomeni fisici che sottendono l'evoluzione dello stato di degrado del patrimonio culturale; conoscere le principali tecniche diagnostiche e analitiche per una data categoria di materiali; sapere progettare uno studio di tipo diagnostico

 

Autonomia di giudizio: essere in grado di analizzare e formulare giudizi in autonomia circa le strategie fisiche più appropriate per la pianificazione di un intervento diagnostico.

 

Abilità comunicative: saper esprimere e discutere, con proprietà di linguaggio e con l'uso di strumenti espositivi idonei (relazioni tecniche e/o presentazione di diapositive), i principali risultati relativi allo studio di un materiale o un reperto di interesse storico-culturale.

 

Capacità di apprendimento: aver maturato un approccio metodologico utile allo studio di diversificate nozioni e problematiche connesse con la diagnostica dei materiali, propedeutico all'apprendimento autonomo di argomenti più avanzati o specialistici, che non possono essere abbracciati dal programma del corso

L'insegnamento verrà erogato mediante proiezione di diapositive animate, un estratto delle quali potrà essere reso eventualmente disponibile agli studenti al termine del corso. Su richiesta, il docente potrà guidare gli studenti nella selezione di materiale per lo studio, reperibile nei testi consigliati.

La frequenza delle lezioni è vivamente consigliata.

L’esame consiste in un colloquio finalizzato a valutare il raggiungimento degli obiettivi formativi specificati. Lo studente verrà valutato in base alla completezza e correttezza formale dei contenuti che sarà in grado di esporre, ed alla capacità di argomentare le proprie tesi in un contraddittorio con il docente.

Per sostenere la prova d'esame, occorre prenotarsi presso l'apposito portale on line.

 

Le date degli appelli d'esame:

 

16 dicembre 2021, ore 10.00;

 

20 gennaio 2022, ore 14.30;

 

3 Febbario 2022; ore 14.30

 

24 Febbario 2022; ore 14.30

 

14 Aprile 2022; ore 14.30

 

19 Maggio 2022, ore 14.30

 

16 giugno 2022, ore 10.00

 

7 luglio 2022, ore 10.00

 

28 luglio 2022, ore 10.00

 

8 settembre 2022, ore 10.00

INTRODUZIONE: IL METODO SCIENTIFICOE e le LEGGI FONDAMENTALI DELLA FISICA

Il metodo scientifico.

Principi, leggi e relazioni fisiche e loro espressione.

Grandezze fisiche, misure ed incertezze.  Errori casuali e sistematici. Precisione ed accuratezza. Distribuzione gaussiana degli errori casuali. Espressione del risultato di una misura.

Struttura della materia e forze fondamentali

Principi e Leggi della Meccanica, Termodinamica e dell’Elettromagnetismo (classici).  Cenni alle leggi della Meccanica Quantistica.

 

INTERAZIONE AMBIENTE-MANUFATTO

Principali classi di materiali di interesse archeologico e storico.

Fattori micro- e macro-ambientali di degrado dei materiali

Interazione materiale-ambiente nei beni culturali: meccanismi di degrado, esempi e casi studio.

Analisi e monitoraggio microclimatico

 

INDAGINI DIAGNOSTICHE, ANALISI CHIMICHE, FISICHE E MINERALEOLOGICHE per la caratterizzazione dei materiali e la valutazione dello stato di conservazione dei manufatti.

- Fenomeni fisici associati all'interazione radiazione-materia e materia-materia e loro applicazione per l'analisi chimica e morfologico-strutturale dei materiali:

 diffrazione di raggi X; microscopia elettronica, EPMA, PIXE; microscopia a forza atomica; spettroscopia Raman; spettrometria di massa; attivazione neutronica.

 

METODI DI DATAZIONE:

- tecniche nucleari: datazione al radiocarbonio ed altri isotopi; termoluminescenza, risonanza di spin elettronico; tracce di fissione nucleare;

- altre tecniche: archeomagnetismo, dendrocronologia; tecniche astronomiche; racemizzazione; idratazione delle ossidiane.

1) Dispense a cura del docente, messe a disposizione degli studenti frequentanti durante il corso delle lezioni.

 

2) Per approfondimenti o chiarimenti su temi specifici affrontati nel corso, si raccomanda di consultare uno o più dei seguenti testi:

M. Martini, A. Castellano, E Sibilia, Elementi di Archeometria -  Metodi fisici per i beni culturali, Egea, 2007

E. Puppin, O. Piccolo, Tecniche diagnostiche per i beni culturali, Maggioli, 2008

A. Aldrovandi, M. Picollo, Metodi di documentazione e indagini non invasive sui dipinti, Padova, Il Prato, 2001.

S. Volpin, L. Apollonia, Le analisi di laboratorio applicate ai beni artistici policromi, Padova, Il Prato, 1999.

M. Milazzo, N. Ludwig, Misurare l'arte. Analisi scientifiche per lo studio dei beni culturali, Bruno Mondadori, Milano, 2010

C. Oleari (a cura di), Misurare il colore. Hoepli, Milano, 1998.

C. Seccaroni, P. Moioli, Fluorescenza X. Prontuario per l'analisi XRF portatile applicata a superfici policrome, Nardini, Firenze, 2002

A. Bernardi, Conservare opere d’arte. Il microclima negli ambienti museali, Il Prato, Padova, 2004.

MODULO A (FIS/07)
MODULO A

Corso di laurea BENI CULTURALI

Settore Scientifico Disciplinare FIS/07

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 36.0

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Anno di corso 1

Lingua

Percorso ITALO CINESE TECHNOLOGY (A179)

Si richiede la conoscenza dell'algebra e di nozioni elementari di trigonometria; sono utili conoscenze elementari di struttura della materia

L’insegnamento si propone di offrire una panoramica degli approcci metodologici ed operativi della Fisica sperimentale, applicabili alla caratterizzazione ed allo studio dei beni culturali. Il corso introduce lo studente alla conoscenza e all’applicazione delle principali tecniche (non distruttive, non invasive, non manipolative) per la caratterizzazione chimica e morfologico-strutturale dei materiali e la valutazione dello stato di conservazione dei beni culturali, e per il controllo dei fattori che influenzano il micro- e macro-ambiente di conservazione.

Al termine del corso lo studente dovrebbe dimostrare di:

Conoscenze e comprensione: aver compreso i concetti fisici fondamentali ed i principi operativi alla base delle più importanti tecniche di caratterizzazione fisica e chimico-fisica dei materiali e di valutazione dello stato di conservazione dei beni culturali

Capacità di applicare conoscenze e comprensione: essere in grado di individuare e descrivere i fenomeni fisici che sottendono l'evoluzione dello stato di degrado del patrimonio culturale; conoscere le principali tecniche diagnostiche e analitiche per una data categoria di materiali; sapere progettare uno studio di tipo diagnostico

Autonomia di giudizio: essere in grado di analizzare e formulare giudizi in autonomia circa le strategie fisiche più appropriate per la pianificazione di un intervento diagnostico.

Abilità comunicative: saper esprimere e discutere, con proprietà di linguaggio e con l'uso di strumenti espositivi idonei (relazioni tecniche e/o presentazione di diapositive), i principali risultati relativi allo studio di un materiale o un reperto di interesse storico-culturale.

Capacità di apprendimento: aver maturato un approccio metodologico utile allo studio di diversificate nozioni e problematiche connesse con la diagnostica dei materiali, propedeutico all'apprendimento autonomo di argomenti più avanzati o specialistici, che non possono essere abbracciati dal programma del corso

L'insegnamento verrà erogato mediante proiezione di diapositive animate, un estratto delle quali potrà essere reso eventualmente disponibile agli studenti al termine del corso. Su richiesta, il docente potrà guidare gli studenti nella selezione di materiale per lo studio, reperibile nei testi consigliati.

La frequenza delle lezioni è vivamente consigliata.

L’esame consiste in un colloquio finalizzato a valutare il raggiungimento degli obiettivi formativi specificati. Lo studente verrà valutato in base alla completezza e correttezza formale dei contenuti che sarà in grado di esporre, ed alla capacità di argomentare le proprie tesi in un contraddittorio con il docente.

Per sostenere la prova d'esame, occorre prenotarsi presso l'apposito portale on line.

 

Le date degli appelli d'esame:

 

16 dicembre 2021, ore 10.00;

 

20 gennaio 2022, ore 14.30;

 

3 Febbario 2022; ore 14.30

 

24 Febbario 2022; ore 14.30

 

14 Aprile 2022; ore 14.30

 

19 Maggio 2022, ore 14.30

 

16 giugno 2022, ore 10.00

 

7 luglio 2022, ore 10.00

 

28 luglio 2022, ore 10.00

 

8 settembre 2022, ore 10.00

 

 

INTRODUZIONE: IL METODO SCIENTIFICO e le LEGGI FONDAMENTALI DELLA FISICA

Il metodo scientifico.

Principi, leggi, relazioni fisiche e loro espressione.

Grandezze fisiche, misure ed incertezze. Errori casuali e sistematici. Precisione ed accuratezza. Distribuzione gaussiana degli errori casuali. Espressione del risultato di una misura.

Struttura della materia e forze fondamentali.

Principi e Leggi della Meccanica, Termodinamica e dell’Elettromagnetismo (classici).  Cenni alle leggi della Meccanica Quantistica.

 

INTERAZIONE AMBIENTE-MANUFATTO

Principali classi di materiali di interesse archeologico e storico.

Fattori micro- e macro-ambientali di degrado dei materiali

Interazione materiale-ambiente nei beni culturali: meccanismi di degrado, esempi e casi studio.

Analisi e monitoraggio microclimatico

 

INDAGINI DIAGNOSTICHE, ANALISI CHIMICHE, FISICHE E MINERALEOLOGICHE per la caratterizzazione dei materiali e la valutazione dello stato di conservazione dei manufatti.

- Fenomeni fisici associati all'interazione radiazione-materia e materia-materia e loro applicazione per l'analisi chimica e morfologico-strutturale dei materiali:

 diffrazione di raggi X; microscopia elettronica, EPMA, PIXE; microscopia a forza atomica; spettroscopia Raman; spettrometria di massa; attivazione neutronica.

 

METODI DI DATAZIONE:

- tecniche nucleari: datazione al radiocarbonio ed altri isotopi; termoluminescenza, risonanza di spin elettronico; tracce di fissione nucleare;

- altre tecniche: archeomagnetismo, dendrocronologia; tecniche astronomiche; racemizzazione; idratazione delle ossidiane.

1) Dispense a cura del docente, messe a disposizione degli studenti frequentanti durante il corso delle lezioni.

 

2) Per approfondimenti o chiarimenti su temi specifici affrontati nel corso, si raccomanda di consultare uno o più dei seguenti testi:

M. Martini, A. Castellano, E Sibilia, Elementi di Archeometria -  Metodi fisici per i beni culturali, Egea, 2007

E. Puppin, O. Piccolo, Tecniche diagnostiche per i beni culturali, Maggioli, 2008

A. Aldrovandi, M. Picollo, Metodi di documentazione e indagini non invasive sui dipinti, Padova, Il Prato, 2001.

S. Volpin, L. Apollonia, Le analisi di laboratorio applicate ai beni artistici policromi, Padova, Il Prato, 1999.

M. Milazzo, N. Ludwig, Misurare l'arte. Analisi scientifiche per lo studio dei beni culturali, Bruno Mondadori, Milano, 2010

C. Oleari (a cura di), Misurare il colore. Hoepli, Milano, 1998.

C. Seccaroni, P. Moioli, Fluorescenza X. Prontuario per l'analisi XRF portatile applicata a superfici policrome, Nardini, Firenze, 2002

A. Bernardi, Conservare opere d’arte. Il microclima negli ambienti museali, Il Prato, Padova, 2004.

MODULO A (FIS/07)
FISICA GENERALE I

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Anno di corso 1

Semestre Secondo Semestre (dal 01/03/2021 al 11/06/2021)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

Si richiedono conoscenze di: geometria elementare; trigonometria; calcolo differenziale ed integrale con funzioni di una variabile.

ll corso propone un'ampia e rigorosa panoramica dei concetti principali della meccanica  e termodinamica classica, fornendo un approccio metodologico alla risoluzione dei relativi problemi. Allo scopo il programma teorico è integrato da esercizi che permettono di comprendere le diversificate applicazioni delle nozioni illustrate

Dopo il corso lo studente dovrebbe dimostrare di:

Conoscenze e comprensione: aver acquisito i concetti fondamentali della fisica classica ed il relativo approccio metodologico, nell'ambito dei domini della meccanica e della termodinamica;

Capacità di applicare conoscenze e comprensione:  essere in grado di risolvere problemi basilari di cinematica, dinamica del punto materiale e del corpo rigido, e di termodinamica, previa individuazione dei fenomeni fisici che intervengono nel problema;

Autonomia di giudizio: essere in grado di analizzare un fenomeno o processo fisico di natura meccanica o termodinamica con rigore scientifico e di stabilire quali leggi fondamentali lo governano;

Abilità comunicative: saper esprimere, con proprietà di linguaggio e con l'uso degli strumenti matematici opportuni, le principali nozioni teoriche alla base della meccanica e termodinamica classica.

Capacità di apprendimento: aver maturato un approccio metodologico rigoroso ed idoneo allo studio di diversificate nozioni e problematiche connesse con la meccanica e termodinamica classica, propedeutico all'apprendimento autonomo di argomenti più avanzati, che non possono essere abbracciati dal programma del corso

Lezioni frontali, condotte sia mediante la proiezione di diapositive animate che mediante spiegazioni alla lavagna. Il docente guida gli studenti nella selezione del materiale utile per lo studio, e fornisce loro un estratto delle diapositive proiettate a lezione.

(1) una prova scritta (3-5 esercizi da svolgere in 3-3-5 ore);

(2) una prova orale, rivolta ad un'approfondita verifica della conoscenza delle nozioni teoriche proposte durante il corso.

Entrambe le prove sono obbligatorie.

Per sostenere la prova scritta occorre prenotarsi presso l'apposito portale entro i termini indicati; non sono accettate prenotazioni via email (salvo in caso di comprovate difficoltà tecniche riscontrate all'atto della prenotazione sul portale). Per essere ammessi alla prova scritta, occorre esibire documento d'identità ed attestazione di iscrizione (anche in forma elettronica) al relativo CdL. Durante la prova scritta sono consentiti solo l'uso di una calcolatrice scientifica, e la consultazione di tavole di derivate/integrali notevoli. Non è permessa la consultazione di testi, appunti e formulari relativi agli argomenti del corso.

Se superata positivamente, la validità della prova scritta si estende ai due appelli che seguonoi quello in cui si è sostenuta la suddetta prova: pertanto, la prova orale potrà essere sostenuta o in occasione dell'appello in cui si è sostenuta la prova scritta, o in uno dei due appelli successivi. Per essere ammessi alla prova orale, occorre esibire documento d'identità ed attestazione di iscrizione (anche in forma elettronica) al relativo CdL

In caso di esito negativo, la prova orale potrà essere sostenuta al massimo una seconda volta; in caso di mancato superamento della prova orale per la seconda volta, lo studente dovrà ripresentarsi a sostenere una nuova prova scritta.

Non sono previste prove in itinere (esoneri).

Le date degli appelli d'esame sono pubblicati sul portale studenti. Eventuali variazioni (posticipi) saranno comunicate tempestivamente agli studenti interessati.

RICEVIMENTO STUDENTI

Il Docente è sempre disponibile a ricevere gli studenti, previo appuntamento da concordare via email.

Il ricevimento è sospeso per gli studenti iscritti ad un dato appello d'esame nel periodo di svolgimento dell'appello stesso.

Metodo scientifico, grandezze fisiche, misure ed errori

Scopo della Fisica. Il metodo scientifico: osservazione, modelli, leggi, principi, esperimenti.

Grandezze fisiche: definizione operativa e risultato della misura di una grandezza. Misure dirette ed indirette. Grandezze fondamentali e derivate. Dimensione di una grandezza fisica; equazioni dimensionali e loro applicazione Sistemi di unità di misura. Il Sistema Internazionale (SI). Definizione delle unità di misura delle grandezze fondamentali in Meccanica  e Termodinamica nel SI: Lunghezza, Tempo, Massa, valori caratteristici ed ordini di grandezza.

Strumenti di misura: curva di risposta, scala, taratura,  ed indicatori prestazionali: intervallo di funzionamento (portata/soglia), sensibilità, prontezza, classe di precisione, incertezza di sensibilità (risoluzione). Strumenti analogici e digitali.

Incertezza (errore) nella misura di una grandezza. Valore vero e sua migliore stima. Errore assoluto. Errore relativo. Riproducibilità e ripetibilità di una misura. Svarioni, disturbi, errori sistematici, errori casuali rispettive sorgenti d'errore. Differenza fra accuratezza e sensibilità di una misura. Statistica degli errori casuali: distribuzione di Gauss, media, scarto, deviazione standard. Significato probabilistico di incertezza. Espressione corretta del risultato di una singola misura e di misure ripetute.  Propagazione degli errori: errore massimo a priori; errore medio assoluto. Cifre significative nell'espressione del valore numerico di una misura.

 

Grandezze vettoriali ed elementi di algebra vettoriale

Grandezze scalari e vettoriali: definizione ed esempi.  Rappresentazione geometrica di un vettore. Definizione del vettore posizione come prototipo di grandezza vettoriale. Classificazione dei vettori "fisici": vettori applicati e liberi; vettori polari ed assiali. Esempi di grandezze vettoriali.  

Vettore nullo. Prodotto di uno scalare ed un vettore, e relative proprietà algebriche.  Quoziente di uno scalare ed un vettore. Versori. Vettori uguali/disuguali. Vettori opposti. Somma e differenza di vettori, e relative proprietà. Scomposizione di un vettore nel piano e nello spazio: vettori componenti e componenti scalari rispetto a direzioni arbitrarie orientate. Proiezione ortogonale (componente scalare) di un vettore lungo una direzione orientata. Vettore componente di un vettore su una direzione orientata. Scomposizione di un vettore rispetto a direzioni orientate ortogonali.

Prodotto scalare di due vettori e sua interpretazione geometrica. Espressione della condizione di ortogonalità fra vettori. Proprietà algebriche del prodotto scalare. Quadrato di un vettore. Applicazione del prodotto scalare alla dimostrazione del modulo della somma e differenza di vettori, alla scomposizione di un vettore, alla dimostrazione dei teoremi di Carnot e delle proiezioni.

Prodotto vettoriale e sua interpretazione geometrica. Espressione della condizione di parallelismo fra vettori. Proprietà algebriche del prodotto vettoriale.  Doppio prodotto misto. Doppio prodotto vettoriale ed altre identità vettoriali. Applicazione del prodotto vettoriale alla dimostrazione del teorema di Eulero.

Considerazioni finali: i vettori come elementi della struttura algebrica "spazio vettoriale".

Rappresentazione cartesiana di un vettore.  Espressione delle operazioni fra vettori in un sistema di coordinate cartesiane; dimostrazione di identità vettoriali.

Vettori applicati. Momento di un vettore applicato. Momento assiale. Coppia di vettori applicati e momento di una coppia.

Insiemi di vettori applicati: vettore risultante e momento risultante; equivalenza di insiemi; insiemi di vettori concorrenti e paralleli; baricentro; coppie equivalenti; composizione di coppie; traslazione di un vettore applicato; trasformazioni di equivalenza utili per la riduzione; riduzione di un generico sistema di vettori applicati.

Grandezze scalari dipendenti da un parametro scalare: campi scalari e loro rappresentazione; operatore gradiente (cenni); integrale semplice, doppio e triplo (o di volume) di una funzione scalare (cenni); integrali di linea, di superficie e di volume di un campo scalare.

Grandezze vettoriali dipendenti da un parametro scalare; campi vettoriali e loro rappresentazione (cenni).

Vettore posizione e vettore spostamento di un punto mobile. Derivata di un punto mobile. Derivata di un segmento orientato con estremi mobili. Equivalenza fra la derivata di un punto mobile e quella del suo vettore posizione. Derivata di una grandezza vettoriale: definizione generale. Regole di derivazione dei vettori. Espressione cartesiana della derivata di un vettore. Scomposizione della derivata di un vettore nei suoi componenti parallelo e trasverso, e loro significato. Derivata di un vettore di modulo costante: dimostrazione geometrica ed algebrica. Derivata di un versore: espressione esplicita del suo modulo, direzione e verso. Espressione della derivata di un versore in funzione del vettore "velocità" angolare. Espressione generale della derivata di un vettore in funzione del vettore "velocità" angolare. Rappresentazione cartesiana della derivata di un vettore.

Operatori differenziali di un campo vettoriale: divergenza, rotore (cenni). Integrale semplice, doppio e triplo (o di volume) di una funzione vettoriale (cenni); integrale di volume e di linea di un campo vettoriale.

 

Cinematica del punto materiale

Scopo della cinematica. Moto e sistemi di riferimento. Principi di relatività (cenni) ed ipotesi di continuità. Modello del punto materiale. Traiettoria.

Problema “diretto” della cinematica: definizione e studio delle grandezze cinematiche caratteristiche del moto.

Equazione vettoriale ed equazioni parametriche del moto; equazione cartesiana della traiettoria.

Descrizione intrinseca del moto: coordinata curvilinea e base di versori intrinseca. Equazione vettoriale ed equazioni equazioni parametriche del moto (traiettoria) in forma intrinseca; legge oraria del moto e sua rappresentazione grafica (diagramma orario).

Analisi geometrica della traiettoria nella base intrinseca: versore tangente; circonferenza osculatrice alla traiettoria e raggio di curvatura locale; versore normale (centripeto); versore binormale. Curvatura. Torsione. Derivazione delle espressioni analitiche per i versori della base intrinseca.

Concetto di velocità e suo significato fisico. Velocità scalare media ed istantanea; interpretazione geometrica con riferimento al diagramma orario. Problema “inverso” della cinematica: determinazione della legge oraria a partire dalla conoscenza dell'andamento temporale della velocità scalare.

Velocità vettoriale media ed istantanea. Espressione  della velocità istantanea vettoriale nella base intrinseca. Espressione della velocità nella base cartesiana

Velocità areolare (scalare e vettoriale).

Limiti del concetto di velocità istantanea: cenni al caso della fisica microscopica.

Concetto di accelerazione e suo significato fisico. Accelerazione scalare media ed istantanea; interpretazione geometrica con riferimento al diagramma orario. Problema “inverso” della cinematica: determinazione dell'andamento temporale della velocità scalare a partire dalla conoscenza dell'andamento temporale dell'accelerazione scalare. 

Accelerazione vettoriale media ed istantanea. Scomposizione dell'accelerazione vettoriale istantanea nella base intrinseca: derivazione delle espressioni per i componenti tangenziale e normale (centripeto). Espressione dell'accelerazione vettoriale istantanea nella base cartesiana.

Classificazioni dei moti in base alla traiettoria ed alla legge oraria: moti uniformi e vari; moti rettilinei e curvilinei. Analisi di moti rettilinei uniformi ed uniformemente accelerati.

Analisi di un generico moto curvilineo e delle relative grandezze angolari: relazioni fra accelerazione, velocità, velocità angolare ed accelerazione angolare, e geometria della traiettoria.

Analisi di moti circolari uniformi ed uniformemente accelerati, e delle corrispondenti grandezze angolari. Moto circolare uniforme: equazione oraria, equazione differenziale del moto; periodicità del moto circolare  e andamento temporale delle relative grandezze cinematiche.

Moto oscillatorio armonico: equazione oraria; equazione differenziale del moto; andamento temporale delle grandezze cinematiche fondamentali.

Problema “inverso” della cinematica: determinazione dell'equazione vettoriale del moto a partire dalla conoscenza di velocità ed accelerazione in intervalli di tempo specificati.  Legge di composizione dei moti indipendenti. Moto di un punto materiale soggetto ad accelerazione costante. Analisi del moto di caduta libera di un grave: evoluzione temporale dei vettori velocità ed accelerazione; gittata, tempo di volo, quota massima.

Cinematica dei moti relativi. Sistemi di riferimento: assoluto vs. relativo. Derivata di un vettore in differenti sistemi di riferimento in moto relativo. Legge di trasformazione del vettore posizione. Legge di composizione degli spostamenti. Legge di trasformazione della velocità: velocità assoluta, velocità relativa, velocità di trascinamento e relativi significati fisici.

Legge di trasformazione dell'accelerazione: accelerazione assoluta, accelerazione relativa, accelerazione di trascinamento, accelerazione di Coriolis e relativi significati fisici. Moto relativo di traslazione rettilineo uniforme: trasformazioni di Galileo.  Moto relativo di rotazione e rototraslazione.

 

Dinamica del punto materiale

Scopo della Dinamica Classica. Limiti di validità delle teorie della meccanica classica. Modello del punto materiale.

Sistema (di corpi), interazioni ed ambiente. Le forze macroscopiche della natura come manifestazione delle interazioni fondamentali.  Le forze: meccanismi d’azione per contatto e a distanza; effetti delle forze sui corpi. Definizione operativa di forza. Dimostrazione della natura vettoriale delle forze. Le forze come vettori applicati. Principio di sovrapposizione e sua applicazione.

Primo Principio della Dinamica: interpretazione del moto dei corpi nella fisica pre-galileiana ed evidenze sperimentali (di Galileo); formulazione classica del Primo Principio e limiti di validità; sistemi di riferimento inerziali e principio di relatività; forze fittizie ed ipotesi sulla loro origine; formulazione moderna del Primo Principio; sistemi di riferimento quasi inerziali.

Secondo Principio della Dinamica: evidenze sperimentali ed esempi di applicazione; formulazione e limiti di validità; massa inerziale e sue proprietà; misura dinamica delle forze; unità di misura.

Terzo Principio della Dinamica: evidenze sperimentali ed esempi di coppie di “azione e reazione”; formulazione e limiti di validità; criticità connesse con il meccanismo di ‘azione a distanza’.

Quantità di moto. Formulazione "moderna" dei Principi della Dinamica: Prima Equazione Cardinale per il punto materiale e Principio di Conservazione della Quantità di Moto. Estensione delle equazioni ad un sistema di due punti materiali interagenti. Esempi.

Impulso di una forza. Teorema della quantità di moto (o teorema dell'impulso di una forza). Forze impulsive. Esempi.

Equilibrio di un punto materiale: posizioni di equilibrio stabile, instabile e indifferente.

Problema fondamentale della Dinamica del punto materiale.

Forze empiriche macroscopiche e determinazione delle leggi di forza.

Forza peso.

Reazioni vincolari: sistemi meccanici e gradi di libertà; classificazioni dei vincoli: vincoli geometrici e cinematici; grado di vincolo ed esempi di vincoli semplici, doppi e tripli; natura e meccanismo d’azione delle reazioni vincolari; identificazione delle reazioni vincolari; vincoli unilaterali e bilaterali; vincoli lisci e scabri.

Vincoli di massa trascurabile per la trasmissione delle forze: fili inestensibili, sbarrette rigide, molle ideali (in equilibrio) e carrucole. Fili inestensibili di massa non trascurabile.

Moto in presenza di vincoli. Dinamica del pendolo semplice; equazione del moto per piccole oscillazioni

Attrito radente: origine microscopica e fenomenologia. Leggi dell’attrito radente in condizioni statiche ed in condizioni dinamiche. Ruolo dell’attrito radente nella locomozione.

Attrito viscoso: origine microscopica e fenomenologia. Resistenza viscosa in regime di flusso laminare; resistenza idraulica in regime di flusso turbolento. Dinamica di un punto materiale soggetto alla sola resistenza viscosa: equazione del moto; spostamento limite. Dinamica di un punto materiale soggetto all’azione di una forza costante in un fluido viscoso: equazione del moto; velocità limite.

Forza elastica. Origine microscopica dell’elasticità. Tipi di deformazione. Risposta meccanica di un corpo a trazione: evidenze sperimentali. Molle ideali e Legge di Hooke. Collegamenti di molle in serie e parallelo. Moto oscillatorio di un punto materiale soggetto alla forza elastica (oscillatore armonico). Oscillazioni smorzate (cenni)

Forza gravitazionale: leggi di Keplero; deduzione della legge della Gravitazione Universale dalle leggi di Keplero (facoltativo); legge della Gravitazione Universale e principio di sovrapposizione. Massa gravitazionale. Interpretazione del peso dei corpi. Effetti della forza gravitazionale. Relazione fra massa gravitazionale e massa inerziale. Misura della costante gravitazionale. Concetto di campo gravitazionale (cenni).

Dinamica e statica di sistemi di punti materiali in presenza di vincoli fissi e/o di massa trascurabile. Studio delle reazioni vincolari.

Momento di un vettore applicato. Momento (meccanico) di una forza; dimensioni ed unità di misura. Momento di una coppia. Momento angolare; dimensioni ed unità di misura. Seconda Equazione Cardinale per il punto materiale. Principio di conservazione del momento angolare. Estensione delle equazioni ad un sistema di due punti materiali interagenti. Esempi. Impulso del momento di una forza. Teorema del momento angolare (o teorema dell'impulso del momento di una forza). Moto (piano) di un punto materiale in un campo di forze centrali; velocità areolare. Giustificazione dinamica delle leggi di Keplero

Dinamica del punto materiale in sistemi non-inerziali: Forze fittizie e loro relazione con le leggi di trasformazione dell'accelerazione per sistemi di riferimento in moto relativo. Forze fittizie in sistemi non-inerziali: pseudo-forza di trascinamento e suoi contributi in sistemi di riferimento in moto relativo rotatorio: pseudo-forza di Eulero, pseudo-forza centrifuga, e pseudo-forza di Coriolis. Analisi della dinamica del punto materiale in sistemi di riferimento in moto traslatorio accelerato ed in moto rotatorio: esempi.

Manifestazione della non-inerzialità nel sistema di riferimento terrestre; variazione del peso con la latitudine; effetti della forza di Coriolis.

 

Lavoro ed energia: generalità

Lavoro ed energia: concettualizzazione. Lavoro elementare di una forza. Lavoro di una forza. Dimensioni ed unità di misura del lavoro (energia). Teorema delle forze vive. Energia cinetica di un punto materiale; significato fisico e proprietà. Estensione del teorema delle forze vive ad un sistema di due punti materiali interagenti. Applicazione del teorema delle forze vive in differenti sistemi di riferimento.

Forze conservative. Funzione energia potenziale. Relazione fra forza conservativa e sua energia potenziale (tramite l’operatore differenziale gradiente). Rappresentazione di campi di (energia) potenziale: superfici equipotenziali. Relazioni geometriche fra un campo di forza conservativa ed il suo campo di energia potenziale.

Esempi di forze (campi) conservative: campi di forze costanti (campo della forza peso); forza elastica; campi di forze centrali a simmetria sferica (campo della forza gravitazionale, della forza elettrostatica) e cilindrica (campo della forza centrifuga) ed espressioni delle rispettive energie potenziali.

Lavoro di forze non conservative: lavoro delle reazioni vincolari (forza d'attrito radente e viscoso); lavoro delle reazioni dei vincoli lisci.

Energia meccanica. Teorema di conservazione dell'energia meccanica per un punto materiale.. Trasformismo dell'energia meccanica: esempi (caduta dei gravi, pendolo semplice,  sistemi di punti materiali in presenza di vincoli lisci o di massa trascurabile (molle ideali, fili inestensibili, carrucole ideali). Energia meccanica in sistemi ad un solo grado di libertà e derivazione dell’equazione del moto (caso unidimensionale). Estensione del teorema di conservazione dell'energia meccanica ad un sistema di due punti materiali interagenti. Dipendenza  dell'energia meccanica dal sistema di riferimento

Giustificazione energetica delle leggi di Keplero (cenni).

Relazione fra gli stati di equilibrio statico di un punto materiale e la sua energia potenziale; ruolo dei vincoli; natura della forza (di richiamo) agente in prossimità delle posizioni di equilibrio.

Potenza di una forza (cenni).

Principio di conservazione dell'energia di un sistema isolato.

 

Sistemi di punti materiali

Introduzione alla dinamica di sistemi di punti materiali. Sistemi discreti e continui. Centro di massa: definizione, significato, proprietà e calcolo. Forze interne ed esterne agenti su un sistema.

Quantità di moto totale e moto del centro di massa: primo e secondo teorema del centro di massa. Prima equazione cardinale della meccanica (dei sistemi) e sue conseguenze: generalizzazione del teorema della quantità di moto (o teorema dell'impulso della forza risultante agente su un sistema materiale)

Momento angolare di un sistema e sua relazione con il centro di massa: terzo teorema del centro di massa.  Seconda equazione cardinale della meccanica e sue conseguenze: generalizzazione del teorema dell'impulso del momento risultante agente su un sistema materiale.

Sistemi isolati: conservazione della quantità di moto e del momento angolare; generalizzazione del terzo principio della dinamica.

Aspetti energetici legati alla dinamica dei sistemi: lavoro delle forze interne ed esterne; energia cinetica; energia potenziale di configurazione e di posizione. Teorema delle forze vive. Energia meccanica, energia propria ed energia interna. Generalizzazione del teorema di conservazione dell'energia meccanica.

Moto rispetto al centro di massa: teoremi di Konig per il momento angolare e l’energia cinetica

 

Corpi rigidi: definizione. Cinematica del moto traslatorio, rotatorio e rototraslatorio di un corpo rigido.

Composizione di forze applicate ad un corpo rigido: insiemi equivalenti di forze applicati; riduzione di un insieme di forze applicate allo stesso punto, e relativi momenti; sistemi di forze parallele e baricentro; baricentro e centro di massa.

Momento angolare di un corpo rigido e sue componenti. Momento d'inerzia. Teorema di Huygens-Steiner.

Assi di rotazione ed assi simmetria; assi permanenti di rotazione.

Dinamica rotazionale di un corpo rigido attorno ad un asse fisso: momento meccanico assiale, momento angolare assiale ed equazione del moto. Applicazioni al caso di carrucole con massa non trascurabile; pendolo composto; pendolo a torsione (cenni)

Teorema dell'impulso del momento e conservazione del momento angolare di un corpo rigido: esempi.

Energia potenziale e cinetica di un corpo rigido; lavoro delle forze agenti su un sistema rigido.

Teorema di conservazione dell'energia meccanica e sua applicazione a sistemi rigidi liberi e vincolati. Derivazione, per via energetica, dell’equazione del moto rotatorio di sistemi ad un solo grado di libertà.

Moto di rotolamento puro: ruolo delle forze d’attrito; dinamica ed aspetti energetici. Attrito volvente.

Statica del corpo rigido: equazioni fondamentali. Energia potenziale e stabilità dell’equilibrio. Equilibrio di corpi rigidi vincolati ed esempi (leve, sistemi di carrucole, ecc.)

 

Fenomeni d'urto, frammentazioni (esplosioni) e salti: generalità. Forze d'urto. Leggi di conservazione nei processi d’urto. Variazioni di energia cinetica associate al processo d'urto: urti elastici ed anelastici;

Urti centrali unidimensionali e coefficiente di anelasticità. Urti obliqui nel piano. Urti generici. Urti coinvolgenti punti materiali vincolati: pendolo balistico

Urti coinvolgenti corpi rigidi liberi e vincolati: trasferimenti di impulso e momento angolare; pendolo balistico.

 

Elementi di Termodinamica Classica

Energia e sistemi termodinamici. Funzioni di stato. Lavoro ed energia interna. Trasmissione del calore. Primo Principio della Termodinamica e sue implicazioni. Capacità termica. Gas ideali. Equazioni di Clapeyon. Calori molari.

Enunciato di Kelvin-Planck: macchine termiche, Enunciato di Clausius: macchine frigorifere. Clclo di Carnot. Teorema di Carnot. Teorema di Clausius. Temperatura assoluta. Entropia. Secondo principio della Termodinamica e sue implicazioni. Energia libera. Trasformazioni termiche.

Non è obbligatorio l'acquisto di alcun testo specifico per lo studio e le esercitazioni; tuttavia, si suggerisce vivamente di consultare alcuni dei testi di seguito indicati:

 

TEORIA (con esercizi):

1) S. Focardi - I. Massa  - A. Uguzzoni: "Fisica Generale - Meccanica e Termodinamica", Casa Editrice Ambrosiana (seconda edizione, 2014)

2) S. Rosati: "Fisica Generale - Meccanica, Acustica, Termologia, Termodinamica  e Teoria Cinetica dei Gas", Casa Editrice Ambrosiana (seconda edizione 1984, ristampa  2011)

3) C. Mencuccini, V. Silvestrini: "Fisica -  Meccanica e Termodinamica con esempi ed esercizi", Casa Editrice Ambrosiana (prima edizione, 2016)

Per uno studio proficuo, occorre consultare almeno due trattati distinti: in particolare, si raccomanda l'uso del riferimento 1) e di un riferimento a scelta fra il 2) ed il 3).

 

ESERCIZI (svolti, con richiami di teoria):

4a) M. Villa, A. Uguzzoni: "Esercizi di Fisica -  Meccanica - Come risolvere i problemi", Casa Editrice Ambrosiana (prima edizione, 2018)

4b) M. Villa, A. Uguzzoni, M. Sioli: "Esercizi di Fisica -  Termodinamica, Fluidi, Onde e Relatività - Come risolvere i problemi", Casa Editrice Ambrosiana (prima edizione, 2018)

5) S. Rosati, R. Casali: "Problemi Di Fisica Generale - Meccanica, Termodinamica, Teoria Cinetica Dei Gas", Casa Editrice Ambrosiana (seconda edizione, 1998)

6) C. Mencuccini -  V. Sinvestrini: " Esercizi di Fisica -  Meccanica e Termodinamica interamente svolti", Casa Editrice Ambrosiana (prima edizione 2017)

7) G. D'Arrigo, L. Mistura: "Problemi di fisica. Meccanica e termodinamica", Edizioni Kappa (terza edizione, 1997)

Per consolidare le proprie abilità nella risoluzione di problemi, occorre esercitarsi su almeno due raccolte distinte di esercizi: in particolare, si raccomanda l'uso del riferimento 4a+b)  e di un riferimento a scelta fra il 5), il 6) ed il 7).

 

PROVE D'ESAME SELEZIONATE (con soluzioni sintetiche):

8) Si trovano e verranno aggiornate ai link seguenti: 

https://www.unisalento.it/people/pantaleo.cozzoli/didattica/1182952019/materiale

https://www.unisalento.it/people/pantaleo.cozzoli/didattica/1248992020/materiale

FISICA GENERALE I (FIS/01)
FISICA GENERALE II

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno accademico di erogazione 2020/2021

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 22/09/2020 al 18/12/2020)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

Si richiedono la conoscenza di nozioni di Analisi Matematica/Geometria 1 e di Analisi Matematica /Geometria 2 ed il superamento degli esami  di Analisi Matematica/Geometria 1 e di Fisica 1.

ll corso propone un'ampia e rigorosa panoramica dei fenomeni elettrici e magnetici nel vuoto e nella materia, inquadrati nell’elettromagnetismo classico come "teoria di campo", ed offre un approccio metodologico alla risoluzione dei relativi problemi. Allo scopo il programma è integrato da esercizi che permettono di comprendere le diversificate applicazioni delle nozioni teoriche proposte.

Il corso esordisce con l’introduzione del concetto di “campo” in fisica, richiamando gli strumenti matematici necessari alla rappresentazione e caratterizzazione delle proprietà di campi vettoriali conservativi e solenoidali. Vengono fornite le nozioni di campo elettrico, potenziale elettrico e densità di energia del campo, per mezzo dei quali vengono analizzate le proprietà di sistemi di cariche statiche (distribuzioni allocate nel vuoto, su conduttori in equilibrio, inclusi condensatori, ed in mezzi dielettrici). Vengono trattati i fenomeni relativi al passaggio di corrente elettrica in conduttori ohmici e si forniscono gli strumenti per l’analisi di circuiti capacitivi in regime stazionario e quasi-stazionario. Si fornisce il concetto di campo magnetico e si descrivono le leggi che governano i fenomeni magnetostatici. Si tratta il fenomeno dell’induzione elettromagnetica e si analizzano le relazioni tra campi elettrici e magnetici nel dominio del tempo. Si effettua l’analisi di circuiti induttivi in regime stazionario e quasi-stazionario. Infine, dalle equazioni di Maxwell si deducono l’esistenza e le principali proprietà delle onde elettromagnetiche nel vuoto.

Dopo il corso lo studente dovrebbe dimostrare di:

Conoscenze e comprensione: aver assimilato i concetti fondamentali dell'elettromagnetismo classico ed il relativo approccio metodologico, avendo compreso le equazioni di Maxwell e le modalità della loro applicazione alla descrizione e all'interpretazione di processi e fenomeni elettrici e magnetici, sia statici che dinamici.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione: essere in grado di risolvere problemi classici di elettrostatica, elettrodinamica, magnetostatica ed induzione elettromagnetica, previa identificazione dei fenomeni fisici che intervengono nel problema. In particolare, lo studente dovrebbe:

 - saper determinare i campi elettrici e magnetici generati da differenti distribuzioni di cariche statiche ed in moto (correnti).

 - saper analizzare gli effetti ed i fenomeni energetici connessi con l’esistenza di campi elettrici e magnetici.

 - saper risolvere circuiti in corrente continua a base di resistori, condensatori ed induttori, sia in regime stazionario che transiente nell’ipotesi di quasi-stazionarietà

 - aver compreso l’origine e le caratteristiche principali delle onde elettromagnetiche.

Autonomia di giudizio: essere in grado di analizzare autonomamente un fenomeno fisico di natura elettromagnetica con rigore scientifico e di stabilire quali leggi fondamentali lo governano;

Abilità comunicative: saper esprimere e discutere, con proprietà di linguaggio e con l'uso degli strumenti matematici opportuni, le principali nozioni teoriche alla base dell'elettromagnetismo classico.

Capacità di apprendimento: aver maturato un approccio metodologico rigoroso ed idoneo allo studio di diversificate nozioni e problematiche connesse con l'elettromagnetismo, propedeutico all'apprendimento autonomo di argomenti più avanzati, che non possono essere abbracciati dal programma del corso.

Lezioni frontali, condotte mediante spiegazioni alla lavagna.

Se l'insegnamento verrà erogato interamente in "modalità teledidattica" a causa dell'emergenza Covid-19, il docente condurrà le lezioni mediante proiezione di diapositive animate, un estratto delle quali potrà essere reso eventualmente disponibile agli studenti soltanto al termine del corso. Il docente guida gli studenti nella selezione del materiale per lo studio, reperibile nei testi consigliati, fornendo precise indicazioni in merito ai contenuti teorici e agli esercizi di consolidamento utili per la preparazioni all'esame.

L’esame prevede due prove, entrambe obbligatorie:

(1) una prova scritta, della durata di 2.5-3 h, che consiste nello svolgimento di 3-4 problemi (uno dei quesiti potrebbe riguardare l'esposizione/discussione di un argomento di teoria).

    Per sostenere la prova scritta, occorre prenotarsi presso l'apposito portale on line; durante la prova scritta sono consentiti soltanto l'uso di una calcolatrice scientifica e la consultazione di tavole di derivate/integrali notevoli. Non è permessa la consultazione di testi o di appunti relativi agli argomenti del corso.

   La validità della prova scritta, se superata positivamente, si estende ai due appelli immediatamente successivi a quello in cui si è sostenuta la suddetta prova (includendo, nel computo, gli appelli delle sessioni straordinarie di Marzo-Aprile 2021 ed ottobre-Novembre 2021): l'eventuale verbalizzazione dell'esame superato avverrà, di conseguenza, in occasione del primo appello utile allo scopo.

(2) una prova orale (a cui lo studente accede solo in caso di superamento della prova scritta), finalizzata ad un'approfondita verifica della conoscenza delle nozioni teoriche proposte. In caso di esito negativo, la prova orale potrà essere sostenuta al massimo una seconda volta nell'appello successivo; in caso di mancato superamento della prova orale per la seconda volta, lo studente dovrà ripresentarsi a sostenere una nuova prova scritta.

Sia gli studenti del II anno che seguiranno il corso di Fisica Generale 2 nel primo semestre dell A.A. 2020/2021, sia gli studenti che hanno seguito le lezioni negli scorsi anni accademici, ma che non hanno ancora superato l'esame, potranno sostenere prove parziali in itinere (esoneri) solo se le suddette prove potranno essere condotte in presenza. Il superamento delle (due) prove scritte in itinere darà la possibilità di accedere direttamente alla prova orale, che dovrà però essere sostenuta necessariamente in occasione del primo o del secondo appello della Sessione d’esame di Gennaio-Febbraio 2021.

Il primo esonero avrà luogo, orientativamente, entro la prima decade di dicembre 2020.

Il secondo esonero avrà luogo, orientativamente, entro la prima decade di gennaio 2021 (in ogni caso, prima dell'inizio della sessione d’esame di Gennaio-Febbraio 2021).

1) Gli studenti (frequentanti e non) che desiderano desiderano ricevere informazioni sul corso in itinere (argomenti svolti, suggerimenti per lo studio e le esercitazioni, eventuali sospensioni, spostamenti o recupero di lezioni, ecc.) sono pregati di inviarmi una email all'indirizzo: davide.cozzoli@unisalento.it dal proprio indirizzo istituzionale nome.cognomeXY@studenti.unisalento.it, indicando i seguenti contenuti:

Oggetto della email: Fisica Generale 2 – CdL in Ing. Industriale

Testo della email: Cognome/Nome, Matricola

 

2) Considerata la modalità corrente "teledidattica" di erogazione delle lezioni disposta in seguito all'emergenza Covid-19, l'orario delle lezioni (visibile sul sito web dell'università al link: https://easycourse.unisalento.it//Orario/Dipartimento_di_Ingegneria_dellInnovazione/2020-2021/index.html) potrebbe subire variazioni che saranno comunicate tempestivamente agli studenti frequentanti e quelli che avranno fatto richiesta di essere inseriti nella mailing list degli interessati al corso. Si consiglia, in ogni caso, di fare riferimento alle lezioni calendarizzate sulla piattaforma TEAMS.

 

3)  RICEVIMENTO: Il Docente è sempre disponibile a ricevere gli studenti, previo appuntamento da concordare via email.

Il ricevimento è sospeso, per i candidati ad un dato appello d'esame, nella settimana in cui si svolge la prova scritta e fine alla conclusione delle prove orali relative allo stesso appello.

L'ELETTROMAGNETISMO CLASSICO COME TEORIA DI CAMPO -  Elementi di teoria dei campi

Richiami di algebra ed analisi vettoriale (operazioni con vettori e scalari; derivata di un vettore dipendente da un parametro scalare; regole di derivazione di funzioni vettoriali).

Campi scalari: definizione, rappresentazione mediante curve di livello; operatori differenziali del primo ordine: derivata direzionale, gradiente; integrali semplici, doppi e tripli (di volume); parametrizzazione di una linea e di una superficie; integrali di linea e di superficie.

Campi vettoriali e loro rappresentazione mediante linee di flusso; tubi di flusso; punti singolari e discontinuità di campo. Operatori differenziali del primo ordine: rotore, divergenza. Integrali semplici, doppi e tripli (di volume). Linee orientate e loro parametrizzazione; integrali di linea (circolazione, circuitazione) e relativo significato fisico. Superfici orientabili; convenzioni per l'orientamento di una superficie; integrale di superficie (flusso) attraverso una superficie aperta e chiusa, e relativo significato fisico. Flusso concatenato.

Campi conservativi: definizione e proprietà. Funzione potenziale (scalare). Espressione in forma integrale della conservatività di un campo: invarianza della circolazione, circuitazione identicamente nulla. Vettore gradiente (di un potenziale scalare) e sue proprietà. Superfici equipotenziali. Caratteristiche delle linee di forza di un campo conservativo e loro deduzione. Rotore di un campo vettoriale: definizione e significato fisico. Teorema del rotore (o di Stokes). Campi irrotazionali. Espressione in forma differenziale (locale) della conservatività di campo: circolazione elementare, circuitazione specifica ed irrotazionalità. Requisiti per la conservatività di un campo irrotazionale.

Campi solenoidali: definizione e proprietà. Espressione in forma integrale della solenoidaleità di un campo: flusso attraverso una superficie chiusa, invarianza del flusso concatenato; costanza del flusso attraverso le sezioni di un tubo di flusso; deduzione delle caratteristiche delle linee di forza.Divergenza di un campo vettoriale: definizione e significato fisico. Teorema della divergenza (o di Gauss-Green): enunciato e dimostrazione. Campi indivergenti. Divergenza di un campo solenoidale. Espressione in forma differenziale (locale) della solenoidaleità di campo: flusso specifico, rotazionalità, ed indivergenza. Requisiti per la solenoidaleità di un campo indivergente. Potenziale vettore.

Operatori differenziali del secondo ordine: operatore laplaciano; equazioni di Poisson e Laplace scalari e vettoriali; funzioni armoniche.

Campi vettoriali armonici (cenni).

Uso formale degli operatori differenziali: identità vettoriali.

Ricostruzione di un campo vettoriale a partire dalla conoscenza della divergenza e del rotore del campo (teorema di Helmholtz in forma differenziale): esempi di campi caratterizzati da divergenza nulla, da rotore nullo, e da divergenza e rotore non nulli.

L'elettromagnetismo classico come teoria di campo: formulazione integrale e differenziale (locale) delle sue leggi fondamentali.

 

ELETTROSTATICA

Carica elettrica e legge di Coulomb. Elettrostatica: scopi e contenuti. Tribolelettricità. Proprietà della carica elettrica. Unità di misura. Legge di conservazione della carica elettrica. Funzione densità di carica. Configurazioni di carica discrete e continue. Legge di Coulomb. Principio di sovrapposizione e sua applicazione alla determinazione analitica della forza scambiata fra sistemi discreti e continui di cariche (distribuite su segmenti, linee, anelli, corone e settori circolari, dischi, piani, superfici sferiche, ed entro gusci sferici/cilindrici, volumi sferici e cilindrici). Limiti della legge di Coulomb e del concetto di "azione a distanza".

Campo elettrico (statico). Campo elettrico (statico): definizione e significato fisico; relazione fra i concetti di campo, sorgente di campo, carica di prova, e forza agente sulla carica di prova. Unità di misura. Rappresentazione mediante linee di forza. Principio di sovrapposizione e sua applicazione alla determinazione analitica del campo elettrostatico generato da configurazioni discrete e continue di cariche (distribuite su segmenti, fili rettilinei infinitamente lunghi, anelli, corone e settori circolari, dischi, piani, superfici sferiche, ed entro gusci sferici/cilindrici, volumi sferici e cilindrici; sistemi di carica distribuita su superfici eentro volumi con "interruzioni")

Legge di Gauss. Angolo solido. Flusso del vettore campo elettrico e sue proprietà. Unità di misura. Calcolo del flusso elettrostatico attraverso una superficie chiusa a partire dalla legge di Coulomb (teorema di Gauss). Legge di Gauss in forma integrale (prima equazione di Maxwell in forma integrale). Applicazione della legge di Gauss al calcolo del campo elettrostatico generato da varie distribuzioni di carica continue con elevato grado di simmetria. Derivazione della legge di Coulomb dalla legge di Gauss. Discontinuità del campo elettrostatico. Formulazione differenziale (locale) della legge di Gauss (prima equazione di Maxwell  in forma differenziale). Assenza di punti d'equilibro in un campo elettrostatico nel vuoto. Applicazione della legge di Gauss in forma differenziale alla determinazione della carica contenuta in specificate regioni dello spazio (con particolare riferimento a distribuzioni continue con elevato grado di simmetria).

Energia potenziale elettrostatica; potenziale  elettrico; energia del campo elettrico.Richiamo dei concetti di: lavoro di una forza, forze conservative, funzione energia potenziale. Dimensioni, unità di misura. Conservatività della forza coulombiana. Energia potenziale elettrostatica (di posizione). Relazione differenziale (locale) fra energia potenziale elettrostatica e forza coulombiana: proprietà del vettore gradiente della funzione energia potenziale. Calcolo dell’energia potenziale elettrostatica (di posizione) di sistemi discreti e continui di cariche. Conservatività del campo elettrostatico: espressione in forma integrale e differenziale (terza equazione di Maxwell per l'elettrostatica).

Potenziale elettrostatico. Unità di misura. Relazione differenziale (locale) fra potenziale elettrostatico e campo elettrostatico: proprietà del vettore gradiente della funzione potenziale. Approcci per la determinazione del potenziale generato da sistemi discreti e continui di cariche. Superfici equipotenziali.  Rappresentazione del campo elettrostatico mediante linee di forza e superfici equipotenziali. Conservazione dell’energia (meccanica) in presenza di forze elettrostatiche.

Energia potenziale elettrostatica totale di una distribuzione di carica: energia potenziale di posizione ed energia potenziale (interna) di configurazione

Energia potenziale elettrostatica di configurazione di distribuzioni discrete e continue di cariche. Auto-energia. Densità di energia del campo elettrico e sua localizzazione. Energia di una carica puntiforme. Raggio classico dell’elettrone (cenni).

Equazioni di Poisson e Laplace per il potenziale elettrostatico. Soluzioni dell’equazione di Laplace: caratteristiche del potenziale elettrostatico come funzione armonica (teorema della "media"). Assenza di punti d'equilibro in un campo di potenziale (elettrostatico) nel vuoto.

Dipolo elettrico. Dipolo elettrico. Momento di dipolo. Unità di misura. Potenziale e campo elettrostatico generati da un dipolo a  grande distanza (approssimazione di dipolo puntiforme), espressi in diversi sistemi di coordinate. Energia potenziale di un dipolo puntiforme in un campo elettrostatico.  

Analisi delle forze agenti su un dipolo in un campo elettrico: rotazione e trascinamento. Relazione fra le forze agenti su un dipolo e la sua energia potenziale. Derivazione dell'espressione del momento meccanico agente su un dipolo per via energetica e dinamica.

Sviluppo del potenziale in serie di multipoli. Momento di dipolo di una distribuzione di carica (discreta o continua). Sviluppo del potenziale in serie di multipoli. Calcolo del potenziale e del campo elettrostatico nella "approssimazione di dipolo".

Dielettrici. Mezzi dielettrici polari ed apolari. Fenomenologia della polarizzazione. Vettore densità di polarizzazione. Cariche di polarizzazione superficiali e volumetriche. Campo e potenziale prodotti dalla polarizzazione in dielettrici polarizzati uniformemente e non uniformemente: derivazione formale della relazione fra cariche di polarizzazione e il vettore densità di polarizzazione.

Vettore spostamento elettrico. Legge di Gauss per i dielettrici. Relazione fra il vettore spostamento elettrico, il vettore densità di polarizzazione ed il vettore campo elettrico.Formulazione integrale e differenziale delle leggi dell'elettrostatica in presenza di dielettrici.

Dielettrici lineari ed isotropi. Dielettrici normali. Suscettibilità dielettrica. Relazione fra costante dielettrica relativa e suscettività dielettrica in dielettrici normali. Polarizzazione in dielettrici normali.

Energia potenziale elettrostatica e densità di energia del campo elettrico in presenza di dielettrici. Condizioni di raccordo del vettore campo elettrico e del vettore spostamento elettrico all'interfaccia fra mezzi dielettrici diversi.

Conduttori. Mezzi conduttori. Conduttori metallici e modello del gas elettronico di Drude-Lorentz. Induzione elettrostatica parziale e completa. Proprietà di conduttori metallici in equilibrio elettrostatico: distribuzione delle cariche; potenziale e campo elettrostatico all'interno e sulla superficie (teorema di Coulomb); pressione elettrostatica agente sulla superficie; effetto della curvatura e potere disperdente delle punte; applicazioni (cenni). Proprietà di conduttori con cavità in equilibrio elettrostatico. Effetto di schermo elettrostatico. Messa a terra. Potenziale di terra come riferimento e relativa convenzione.

Capacità elettrica di conduttori isolati: definizione, calcolo, significato fisico ed unità di misura. Energia elettrostatica di un conduttore isolato carico.

Condensatori. Capacità di sistemi di conduttori in configurazione di induzione parziale e completa; coefficienti di capacità e coefficienti di induzione (cenni). Condensatore: definizione. Capacità elettrica di un condensatore: definizione, calcolo, significato fisico ed unità di misura. Condensatori sferici, cilindrici e piani ideali. Energia potenziale elettrostatica (lavoro di caricamento) di sistemi di conduttori carichi. Lavoro di caricamento di un condensatore (energia potenziale elettrostatica immagazzinata).

Reti di condensatori: capacità equivalente per collegamenti in serie ed in parallelo;  analisi di collegamenti di condensatori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Energia immagazzinata in reti di condensatori.

Effetto della polarizzazione sulla capacità di condensatori riempiti con mezzi dielettrici. Condensatori con dielettrici a carica costante e a differenza di potenziale costante. Reti di condensatori con dielettrici.

 

CORRENTI CONTINUE

Legge di Ohm, resistenza elettrica, forza elettromotrice. Corrente elettrica: definizione. Vettore densità di corrente. Correnti stazionarie (continue). Equazione di continuità per la carica elettrica. Meccanismo microscopico della conduzione elettrica: modello di Drude-Lorentz e velocità di deriva. Legge di Ohm in forma locale ed integrale: resistenza elettrica. Distribuzioni di carica statica in conduttori ohmici percorsi da corrente. Forza elettromotrice: definizione e proprietà; non-conservatività del campo elettromotore. Legge di Ohm generalizzata. Collegamenti di resistori in serie e parallelo. Reti di resistori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Reti di resistori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Bilancio energetico in circuiti resistivi: potenza erogata da un generatore e trasferita al campo elettrico; potenza dissipata per effetto Joule.

Circuiti in corrente continuaCircuiti: componenti, generalità. Prima Legge di Kirchhoff e sua derivazione dal principio di conservazione della carica elettrica. Seconda Legge di Kirchoff e sua interpretazione in termini di bilancio energetico e conservatività del campo elettrico stazionario in circuiti in corrente continua. Risoluzione di reti circuitali complesse a base di generatori e resistori in corrente continua (regola di Maxwell).

Circuiti RC.Correnti quasi-stazionarie: generalità. Collegamento di resistenze e condensatori: analisi dei processi di carica e scarica in circuiti RC in regime transiente, e relativi bilanci energetici. Risoluzione di circuiti RC in regime transiente ed in condizioni di equilibrio

 

INTERAZIONI MAGNETICHE NEL VUOTO

Interazioni magnetiche e campo magnetico. Fenomenologia delle interazioni magnetiche nel vuoto coinvolgenti cariche in moto, magneti naturali e correnti. Interazioni elettriche e magnetiche fra cariche puntiformi in moto (nel vuoto): legge di Ampere-Biot-Savart. Permeabilità magnetica del vuoto. Caratteristiche della forza magnetica. Confronto fra la forza elettrica e forza magnetica scambiate fra cariche puntiformi in moto. Apparente violazione del Terzo Principio della Dinamica. Forza magnetica esercitata da una distribuzione di carica continua in moto su una carica puntiforme in moto.

Campo magnetico (nel vuoto): definizione operativa; dimensioni, unità di misura; Campo magnetico generato da una carica puntiforme in moto e sue proprietà.  Campo magnetico generato da una distribuzione di carica continua in moto su una carica puntiforme in moto e forza totale ivi agente.

Forza di Lorenz generalizzata agente su una carica puntifome; forza agente su un'arbitraria distribuzione di carica in moto in un campo magnetico.

Moto di cariche elettriche in campi magnetici. Applicazione combinata di campi magnetici ed elettrici a particelle cariche in moto: selettori di velocità e carica/massa; effetto Hall.

Magnetostatica.Conduttori metallici percorsi da corrente come sorgenti di campo magnetici. Forza magnetica agente su un conduttore percorso da corrente in un campo magnetostatico. Azioni magnetiche esercitare da/subite da conduttori/circuiti filiformi percorsi da corrente stazionaria: 2a Legge (Formula) Elementare di Laplace e calcolo della forza agente su conduttori di geometria arbitraria  in un campo magnetostatico; 1a Legge (formula) Elementare di Laplace (o Legge di Biot-Savart) e calcolo del campo magnetostatico generato da distribuzioni arbitrarie di correnti stazionarie (filiformi, spiriformi, laminari).

Forza magnetica e momento meccanico agenti su una spira piana percorsa da corrente stazionaria in un campo magnetostatico uniforme; energia potenziale meccanica della spira; momento (di dipolo) magnetico. Caso limite di una spira puntiforme. Azioni meccaniche esercitate su una spira non planare in un campo magnetico uniforme. Principio di equivalenza di Ampere: (parte I) equivalenza fra le azioni meccaniche subite da una spira puntiforme (o da una spira macroscopica in un campo magnetostatico uniforme) e quelle subite da un ago (dipolo) magnetico in un campo magnetostatico; (parte II) equivalenza fra il campo magnetostatico generato da una spira puntiforme (e quello generato da una spira macroscopica a grande distanza) ed il campo magnetostatico prodotto da un ago magnetico con identico momento di dipolo.

Leggi del campo magnetico.Legge di Gauss per il campo magnetico: formulazione integrale e differenziale (seconda equazione di Maxwell). Circuitazione del campo magnetostatico generato da correnti stazionarie: Legge di Ampere in forma integrale e differenziale (terza equazione di Maxwell per la magnetostatica) e suoi limiti di validità. Verifica della legge di Ampere a partire dalla 1a Legge Elementare di Laplace. Applicazione della legge di Ampere alla determinazione del campo magnetostatico generato da configurazioni di correnti stazionarie con elevato grado di simmetria: conduttori cilindrici, bobine solenoidali e toroidali, lamine infinitamente estese.

Legge di Ampere-Maxwell (o Legge di Ampere generalizzata) in forma integrale e differenziale (quarta equazione di Maxwell in forma integrale e differenziale). Corrente di spostamento: campi elettrici variabili nel tempo come sorgenti di campo magnetico. Soluzione del "paradosso di Maxwell".

 

INDUZIONE ELETTROMAGNETICA

Legge di Faraday-Henry-Neuman-Lenz Induzione elettromagnetica: Legge di Faraday-Henry-Neuman-Lenz in forma integrale (terza equazione di Maxwell in forma integrale) e convenzioni relative alla sua applicazione. Giustificazione energetica (legge di Lenz).  Forza elettromotrice indotta.

Induzione  elettromagnetica di trasformazione (dovuta a campi magnetici variabili nel tempo); corrispondente espressione differenziale della legge di Faraday-Henry-Neuman-Lenz (terza equazione di Maxwell in forma differenziale);  non conservatività dei campi elettrici indotti. Deduzione delle caratteristiche del campo elettrico indotto (nel vuoto) da un campo magnetico variabile nel tempo in casi di elevata simmetria; localizzazione della forza elettromotrice indotta.

Induzione elettromagnetica di movimento e sua interpretazione in termini di forza di Lorentz. Deduzione delle caratteristiche del campo elettrico indotto in corpi conduttori/circuiti in moto relativo in un campo magnetico; localizzazione della forza elettromotrice indotta.

Autoinduzione. Flusso magnetico autoconcatenato ed autoinduzione: fenomenologia. Coefficiente di autoinduzione (induttanza).  Calcolo dell’induttanza di semplici dispositivi (bobine solenoidali e toroidali; cavi coassiali). Bilancio energetico in circuiti induttivi. Densità di energia del campo magnetico e sua localizzazione.

Circuiti RL. Analisi di circuiti induttivi in regime transiente (quasi stazionario): processi di "carica", apertura e "scarica", e relativi bilanci energetici. Analisi di circuiti RL in regime transiente ed in condizioni di equilibrio

 

EQUAZIONI FONDAMENTALI DELL'ELETTROMAGNETISMO: RIEPILOGO

Riepilogo delle equazioni fondamentali dell'elettromagnetismo classico e concettualizzazione: equazioni di Maxwell in forma integrale e differenziale, forza di Lorentz generalizzata, ed equazione di continuità.

 

ONDE ELETTROMAGNETICHE (facoltativo)

Perturbazioni ondose: generalità. Funzione d'onda. Equazione di D'Alambert. Rappresentazione di onde progressive/regressive. Onde armoniche. Onde piane.

Deduzione dell'equazione d'onda per le onde elettromagnetiche dalle equazioni di Maxwell nel vuoto. Caratteristiche delle onde elettromagnetiche: relazioni spazio-temporali fra campo elettrico e magnetico associati ad un'onda (piana), e la direzione di propagazione. Energia trasportata da un'onda elettromagnetica. Vettore di Poyinting. Teorema di Poynting.

Teoria

- L. Guerriero: "Lezioni di Elettromagnetismo" (Adriatica Editore)

- S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni: "Fisica Generale - Elettromagnetismo" (Casa Editrice Ambrosiana, Milano)

- C. Mencuccini, V. Silvestrini: "Elettromagnetismo e Ottica" (Casa Editrice Ambrosiana)

 

Esercitazioni

- L. Mistura, N. Sacchetti: "PROBLEMI DI FISICA - Elettromagnetismo ed Ottica" (Edizioni KAPPA)

- C. Mencuccini, V. Silvestrini: "Esercizi di Fisica - Elettromagnetismo e Ottica" (Casa Editrice Ambrosiana)

- E. Borchi, R. Nicoletti: "Elettromagnetisimo -  Volume I : Elettricità" + "Elettromagnetismo - Volume II: Magnetismo" (Società Editrice Esculapio)

- B. Ghidini, F. Mitrotta: "Problemi di elettromagnetismo" (Adriatica Editrice, Bari)

- M. Nigro, C. Voci: "Problemi di Fisica Generale - Elettromagnetismo. Ottica" (Edizioni Libreria Cortina, Padova)

 

Tracce e soluzioni sintetiche (aggiornate) di Prove Scritte di "Fisica Generale 2"/ "Fisica 2" proposte negli A.A. precedenti sono disponibili ai link:

https://www.unisalento.it/people/pantaleo.cozzoli/didattica/1097672018/materiale

 

Tracce e soluzioni sintetiche (aggiornate) di Prove Scritte di "Fisica Generale 2"/ "Fisica 2" proposte nell'A.A. 2020/2021 saranno disponibili al link:

https://www.unisalento.it/people/pantaleo.cozzoli/didattica/1157402019/materiale

FISICA GENERALE II (FIS/01)
FISICA GENERALE I

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Per immatricolati nel 2019/2020

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Anno di corso 1

Semestre Secondo Semestre (dal 02/03/2020 al 05/06/2020)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

Si richiedono conoscenze di: geometria elementare; trigonometria;  calcolo differenziale ed integrale con funzioni di una variabile.

ll corso propone un'ampia e rigorosa panoramica dei concetti principali della meccanica  e termodinamica classica, fornendo un approccio metodologico alla risoluzione dei relativi problemi. Allo scopo il programma teorico è integrato da esercizi che permettono di comprendere le diversificate applicazioni delle nozioni illustrate.

Dopo il corso lo studente dovrebbe dimostrare di:

Conoscenze e comprensione: aver acquisito i concetti fondamentali della fisica classica ed il relativo approccio metodologico, nell'ambito dei domini della meccanica e della termodinamica;

Capacità di applicare conoscenze e comprensione:  essere in grado di risolvere problemi classici di cinematica, dinamica del punto materiale e del corpo rigido, e di termodinamica, previa individuazione dei fenomeni fisici che intervengono nel problema;

Autonomia di giudizio: essere in grado di analizzare un fenomeno o processo fisico di natura meccanica o termodinamica con rigore scientifico e di stabilire quali leggi fondamentali lo governano;

Abilità comunicative: saper esprimere, con proprietà di linguaggio e con l'uso degli strumenti matematici opportuni, le principali nozioni teoriche alla base della meccanica e termodinamica classica.

Capacità di apprendimento: aver maturato un approccio metodologico rigoroso ed idoneo all'apprendimento autonomo di nuovi argomenti.

Essendo stata disposta l'erogazione dell'insegnamento mediante modalità "didattica a distanza"  a seguito all'emergenza Covid-19, le lezioni saranno svolte mediante proiezione di diapositive sulla piattaforma TEAMS. Un estratto delle stesse diapositive potrà essere messo a disposizione degli studenti alla fine del corso (o prima, se possibile), su esplicita richiesta degli studenti interessati.

(1) una prova scritta (3-5 esercizi da svolgere in 2.5-3 ore);

(2)  una prova orale (rivolta ad un'approfondita verifica della conoscenza delle nozioni teoriche proposte durante il corso).

Entrambe le prove sono obbligatorie.

Per sostenere la prova scritta occorre prenotarsi presso l'apposito portale; non sono accettate prenotazioni via email. Per essere ammessi alla prova occorre esibire documento d'identità ed attestazione di iscrizione (anche in forma elettronica) al relativo CdL. Durante la prova scritta sono consentiti solo l'uso di una calcolatrice scientifica, e la consultazione di tavole di derivate/integrali notevoli. Non è permessa la consultazione di testi, appunti e formulari relativi agli argomenti del corso.

Se superata positivamente, la validità della prova scritta si estende al solo appello immediatamente successivo a quello in cui si è sostenuta la suddetta prova, purchè l'appello ricada entro la sessione d'esame. Pertanto, lo studente che  superasse la prova scritta nel III appello della sessione di Gennaio-Febbraio, nel III appello della sessione di Giugno-Luglio, o nei singoli appelli delle sessioni  di Agosto-Settembre, Settembre-Ottobre e Marzo-Aprile, dovrà sostenere la prova orale nello stesso appello.

In caso di esito negativo, la prova orale potrà essere sostenuta al massimo una seconda volta nell'appello successivo; in caso di mancato superamento della prova orale per la seconda volta, lo studente dovrà ripresentarsi a sostenere una nuova prova scritta.

Non sono previste prove in itinere (esoneri).

Le date degli appelli d'esame sono pubblicati sul portale studenti. Eventuali variazioni (posticipi) saranno comunicate tempestivamente agli studenti interessati.

1) Gli studenti (frequentanti e non) che desiderano desiderano ricevere informazioni sul corso in itinere (argomenti svolti, suggerimenti per lo studio e le esercitazioni, eventuali sospensioni, spostamenti o recupero di lezioni, ecc.) sono pregati di inviarmi una email all'indirizzo: davide.cozzoli@unisalento.it dal proprio indirizzo istituzionale nome.cognomeXY@studenti.unisalento.it, indicando i seguenti contenuti:

Oggetto della email: Fisica Generale 1 – CdL in Ing. dell’Informazione

Testo: Nome, Cognome, Matricola (+ eventuale indirizzo email alternativo)

 

2) Considerata la modalità corrente "teledidattica" di erogazione delle lezioni (si vedano le istruzioni relative al link: https://www.unisalento.it/lezioni-online) disposta in seguito all'emergenza Covid-19, l'orario delle lezioni potrebbe subire variazioni che saranno comunicate tempestivamente agli studenti frequentanti e quelli che avranno fatto richiesta di essere inseriti nella mailing list degli interessati al corso.

Dal 14 Aprile 2020, il calendario delle lezioni sarà, in via definitiva, quello indicato sul sito istituzionale dell'università al seguente link:

https://easycourse.unisalento.it//Orario/Dipartimento_di_Ingegneria_dellInnovazione/2019-2020/1478/Curricula/INGEGNERIADELLINFORMAZIONE_Laurea_1_PERCORSOCOMUNE_LB08.html

martedì: 16.00 -18.00
mercoledì: 16.00-18.00 
giovedì: 16.00-18.00
venerdì:16.00-18.00

L'orario prevede l'aggiunta di 1 h settimanale finalizzata a consentire il graduale recupero delle lezioni perse nella prima metà del mese di Marzo 2020

 

3) Orario di RICEVIMENTO studenti: il docente è sempre disponibile, previo appuntamento da concordare via email. Il ricevimento è sospeso a partire dalla settimana che precede ogni appello d'esame e fine alla conclusione delle prove orali relative allo stesso appello.

PROGRAMMA del corso di FISICA GENERALE 1 (valido per l'anno accademico 2019/2020)

 

Metodo scientifico, grandezze fisiche, misure ed errori

Scopo della Fisica. Il metodo scientifico: osservazione, modelli, leggi, principi, esperimenti.

Grandezze fisiche: definizione operativa e risultato della misura di una grandezza. Misure dirette ed indirette. Grandezze fondamentali e derivate. Dimensione di una grandezza fisica; equazioni dimensionali e loro applicazione Sistemi di unità di misura. Il Sistema Internazionale (SI). Definizione delle unità di misura delle grandezze fondamentali in Meccanica  e Termodinamica nel SI: Lunghezza, Tempo, Massa, valori caratteristici ed ordini di grandezza.

Strumenti di misura: curva di risposta, scala, taratura,  ed indicatori prestazionali: intervallo di funzionamento (portata/soglia), sensibilità, prontezza, classe di precisione, incertezza di sensibilità (risoluzione). Strumenti analogici e digitali.

Incertezza (errore) nella misura di una grandezza. Valore vero e sua migliore stima. Errore assoluto. Errore relativo. Riproducibilità e ripetibilità di una misura. Svarioni, disturbi, errori sistematici, errori casuali rispettive sorgenti d'errore. Differenza fra accuratezza e sensibilità di una misura. Statistica degli errori casuali: distribuzione di Gauss, media, scarto, deviazione standard. Significato probabilistico di incertezza: grado di confidenza. Espressione corretta del risultato di una singola misura e di misure ripetute.  Propagazione degli errori: errore massimo a priori; errore medio assoluto. Determinazione delle cifre significative nell'espressione del valore numerico di una misura.

 

Grandezze vettoriali ed elementi di algebra vettoriale

Grandezze scalari e vettoriali: definizione ed esempi.  Rappresentazione grafica di un vettore. Vettori applicati e liberi. Esempi di grandezze vettoriali.  

Prodotto di uno scalare ed un vettore.  Quoziente di uno scalare ed un vettore. Versori. Uguaglianza/disuguaglianza fra vettori. Vettori opposti. Somma e differenza di vettori. Scomposizione di un vettore: vettori componenti e componenti scalari rispetto a direzioni arbitrarie orientate. Proiezione (ortogonale) di un vettore lungo una direzione orientata. Scomposizione di un vettore rispetto a direzioni orientate ortogonali.

Prodotto scalare di due vettori e sua interpretazione geometrica. Espressione della condizione di ortogonalità fra vettori. Proprietà algebriche del prodotto scalare. Applicazione del prodotto scalare alla dimostrazione delle operazioni di somma e differenza di vettori, e di scomposizione di un vettore.

Prodotto vettoriale e sua interpretazione geometrica. Espressione della condizione di parallelismo fra vettori. Proprietà algebriche del prodotto vettoriale.  Doppio prodotto misto. Applicazione del prodotto vettoriale alla dimostrazione di teoremi della geometria euclidea: teorema di Carnot (o dei coseni), teorema dei seni; teorema delle proiezioni. Doppio prodotto vettoriale (prodotto triplo) ed altre identità vettoriali.

Rappresentazione cartesiana di un vettore.  Espressione delle operazioni fra vettori in un sistema di coordinate cartesiane; dimostrazione di identità vettoriali. Rappresentazione di un vettore in altri sistemi di coordinate (cenni).

Vettori applicati. Momento di un vettore applicato. Momento assiale.

Grandezze scalari e vettoriali dipendenti da un parametro scalare. Campi scalari e campi vettoriali.

Vettore posizione e vettore spostamento di un punto mobile. Derivata di un punto mobile. Derivata di un segmento orientato con estremi mobili. Equivalenza fra la derivata di un punto mobile e quella del suo vettore posizione. Derivata di un vettore. Regole di derivazione dei vettori. Espressione cartesiana della derivata di un vettore. Scomposizione della derivata di un vettore nei suoi componenti parallelo e trasverso, e loro significato. Derivata di un vettore di modulo costante:  dimostrazione geometrica ed algebrica. Derivata di un versore: espressione esplicita del suo modulo, direzione e verso.  Espressione della derivata di un versore in funzione del vettore "velocità" angolare. Espressione generale della derivata di un vettore in funzione del vettore "velocità" angolare. Rappresentazione cartesiana della derivata di un vettore.

Integrale indefinito di un vettore.

 

Cinematica del punto materiale

Scopo della cinematica. Moto e sistemi di riferimento. Principi di relatività ed ipotesi di continuità. Modello del punto materiale. Traiettoria. Analisi geometrica della traiettoria: versore tangente e versore normale; circonferenza e piano osculatori; curvatura locale; versore binormale.

Problema “diretto” della cinematica: definizione e descrizione delle grandezze caratteristiche del moto.

Equazione vettoriale ed equazioni parametriche (in funzione del tempo) del moto; equazione della traiettoria e sua derivazione. Descrizione intrinseca del moto: ascissa curvilinea, equazione vettoriale ed equazioni parametriche del moto in funzione dell'ascissa curvilinea; legge oraria del moto e sua rappresentazione grafica (diagramma orario)

Concetto di velocità e suo significato fisico. Velocità scalare media ed istantanea; interpretazione geometrica con riferimento al diagramma orario. Problema “inverso” della cinematica: determinazione della legge oraria a partire dalla conoscenza dell'andamento temporale della velocità scalare e della posizione sull'ascissa curvilinea in un istante specificato. 

Limiti del concetto di velocità istantanea: caso della fisica microscopia.

Velocità vettoriale media ed istantanea.  Espressione  intrinseca della velocità vettoriale.

Concetto di accelerazione e suo significato fisico. Accelerazione scalare media ed istantanea; interpretazione geometrica con riferimento al diagramma orario. Problema “inverso” della cinematica: determinazione dell'andamento temporale della velocità scalare a partire dalla conoscenza dell'andamento temporale dell'accelerazione scalare e dalla conoscenza della velocità scalare in un istante specificato. 

Accelerazione vettoriale media ed istantanea.  Espressione  intrinseca dell'accelerazione: derivazione dei componenti tangenziale e normale (centripeto).

Analisi di un generico moto curvilineo: relazioni fra accelerazione lineare, velocità ed accelerazione angolare, e geometria della traiettoria.

Rappresentazione cartesiana della velocità e dell'accelerazione istantanea.

Classificazioni dei moti in base alla traiettoria ed alla legge oraria: moti uniformi ed uniformemente vari; moti rettilinei e circolari. Analisi di moti rettilinei uniformi ed uniformemente accelerati.

Analisi di moti circolari uniformi ed uniformemente accelerati, e delle relative grandezze angolari. Moto circolare uniforme: equazione oraria, equazione differenziale del moto; periodicità del moto circolare  e andamento temporale delle relative grandezze cinematiche.

Moto oscillatorio armonico: equazione oraria;  equazione differenziale del moto;  andamento temporale delle relative grandezze cinematiche.

Problema “inverso” della cinematica: determinazione dell'equazione vettoriale del moto a partire dalla conoscenza di velocità ed accelerazione in intervalli di tempo specificati.  Legge di composizione dei moti indipendenti. Moto di un punto materiale soggetto ad accelerazione costante. Analisi del moto di caduta libera di un grave: evoluzione temporale dei vettori velocità ed accelerazione; gittata, tempo di volo, quota massima.

Cinematica dei moti relativi. Sistemi di riferimento: assoluto vs relativo. Derivata di un vettore in differenti sistemi di riferimento in moto relativo. Legge di trasformazione del vettore posizione. Legge di composizione degli spostamenti. Legge di trasformazione della velocità: velocità assoluta, velocità relativa, velocità di trascinamento e relativi significati fisici.

Legge di trasformazione dell'accelerazione: accelerazione assoluta, accelerazione relativa, accelerazione di trascinamento, accelerazione di Coriolis e relativi significati fisici.. Moto relativo di traslazione rettilineo uniforme: trasformazioni di Galileo.  Moto relativo di rotazione e rototraslazione.

 

Dinamica del punto materiale

Scopo della Dinamica Classica. Limiti di validità delle teorie della meccanica classica. Modello del punto materiale.

Sistema (di corpi), interazioni ed ambiente. Le forze macroscopiche della natura come manifestazione delle interazioni fondamentali.  Le forze: meccanismi d’azione per contatto e a distanza; effetti delle forze sui corpi. Definizione operativa di forza. Dimostrazione della natura vettoriale delle forze. Le forze come vettori applicati. Principio di sovrapposizione e sua applicazione.

Primo Principio della Dinamica: interpretazione del moto dei corpi nella fisica pre-galileiana ed evidenze sperimentali (di Galileo); formulazione classica del Primo Principio e limiti di validità; sistemi di riferimento inerziali e principio di relatività; forze fittizie ed ipotesi sulla loro origine; formulazione moderna del Primo Principio; sistemi di riferimento quasi inerziali.

Secondo Principio della Dinamica: evidenze sperimentali ed esempi di applicazione; formulazione e limiti di validità; massa inerziale e sue proprietà; misura dinamica delle forze; unità di misura.

Terzo Principio della Dinamica: evidenze sperimentali ed esempi di coppie di “azione e reazione”; formulazione e limiti di validità; criticità connesse con il meccanismo di ‘azione a distanza’.

Quantità di moto. Formulazione "moderna" dei Principi della Dinamica: Prima Equazione Cardinale per il punto materiale e Principio di Conservazione della Quantità di Moto. Estensione delle equazioni ad un sistema di due punti materiali interagenti. Esempi.

Impulso di una forza. Teorema della quantità di moto (o teorema dell'impulso di una forza). Forze impulsive. Esempi.

Equilibrio di un punto materiale: posizioni di equilibrio stabile, instabile e indifferente; natura 'elastica' della forza agente su un punto materiali nel pressi di una posizione di equilibrio.

Problema fondamentale della Dinamica del punto materiale.

Forze empiriche macroscopiche e determinazione delle leggi di forza.

Forza peso.

Reazioni vincolari: sistemi meccanici e gradi di libertà; classificazioni dei vincoli: vincoli geometrici e cinematici; grado di vincolo ed esempi di vincoli semplici, doppi e tripli; natura e meccanismo d’azione delle reazioni vincolari; identificazione delle reazioni vincolari; vincoli unilaterali e bilaterali; vincoli lisci e scabri.

Vincoli di massa trascurabile per la trasmissione delle forze: fili inestensibili, sbarrette rigide, molle ideali (in equilibrio) e carrucole. Fili inestensibili di massa non trascurabile.

Moto in presenza di vincoli. Dinamica del pendolo semplice; equazione del moto per piccole oscillazioni

Attrito radente: origine microscopica e fenomenologia. Leggi dell’attrito radente in condizioni statiche ed in condizioni dinamiche. Ruolo dell’attrito radente nella locomozione.

Attrito viscoso: origine microscopica e fenomenologia. Resistenza viscosa in regime di flusso laminare; resistenza idraulica in regime di flusso turbolento. Dinamica di un punto materiale soggetto alla sola resistenza viscosa: equazione del moto; spostamento limite. Dinamica di un punto materiale soggetto all’azione di una forza costante in un fluido viscoso: equazione del moto; velocità limite.

Forza elastica. Origine microscopica dell’elasticità. Tipi di deformazione. Risposta meccanica di un corpo a trazione: evidenze sperimentali. Legge di Hooke e sua connessione con la struttura della materia (cenni). Molle ideali. Collegamenti di molle in serie e parallelo. Moto oscillatorio di un punto materiale soggetto alla forza elastica (oscillatore armonico). Oscillazioni smorzate (facoltativo)

Forza gravitazionale: leggi di Keplero; deduzione della legge della Gravitazione Universale dalle leggi di Keplero (facoltativo); legge della Gravitazione Universale e principio di sovrapposizione. Massa gravitazionale. Interpretazione del peso dei corpi. Effetti della forza gravitazionale. Relazione fra massa gravitazionale e massa inerziale. Concetto di campo gravitazionale. Misura della costante gravitazionale.

Dinamica e statica di sistemi di punti materiali in presenza di vincoli fissi e/o di massa trascurabile. Studio delle reazioni vincolari.

Momento di un vettore applicato. Momento (meccanico) di una forza; dimensioni ed unità di misura. Momento di una coppia. Momento angolare; dimensioni ed unità di misura. Seconda Equazione Cardinale per il punto materiale. Principio di conservazione del momento angolare. Estensione delle equazioni ad un sistema di due punti materiali interagenti. Esempi. Impulso del momento di una forza. Teorema del momento angolare (o teorema dell'impulso del momento di una forza). Moto (piano) di un punto materiale in un campo di forze centrali; velocità areolare. Giustificazione dinamica delle leggi di Keplero

Dinamica del punto materiale in sistemi non-inerziali: Forze fittizie e loro relazione con le leggi di trasformazione dell'accelerazione per sistemi di riferimento in moto relativo. Forze fittizie in sistemi non-inerziali: pseudo-forza di trascinamento e suoi contributi in sistemi di riferimento in moto relativo rotatorio: pseudo-forza di Eulero, pseudo-forza centrifuga, e pseudo-forza di Coriolis. Analisi della dinamica del punto materiale in sistemi di riferimento in moto traslatorio accelerato ed in moto rotatorio: esempi.

Manifestazione della non-inerzialità nel sistema di riferimento terrestre; variazione del peso con la latitudine; effetti della forza di Coriolis.

 

Lavoro ed energia

Lavoro ed energia: definizioni. Integrale di linea di un campo vettoriale. Lavoro elementare di una forza.  Lavoro motore e resistente di una forza. Dimensioni ed unità di misura del lavoro (energia). Teorema delle forze vive. Energia cinetica di un punto materiale; significato fisico e proprietà. Estensione del teorema delle forze vive ad un sistema di due punti materiali interagenti. Applicazione del teorema delle forze vive in differenti sistemi di riferimento.

Forze conservative. Funzione energia potenziale. Relazione fra forza conservativa e sua energia potenziale (tramite l’operatore differenziale gradiente). Rappresentazione di campi di (energia) potenziale: superfici equipotenziali. Relazioni geometriche fra un campo di forza conservativa ed il suo campo di energia potenziale.

Campi di forze conservative: campi di forze costanti; campo della forza elastica; campi di forze centrali a simmetria sferica (della forza gravitazionale, della forza elettrostatica) e cilindrica (della forza centrifuga) ed espressioni delle rispettive energie potenziali.

Lavoro di forze non conservative:  lavoro delle reazioni vincolari (forza d'attrito radente e viscoso); lavoro delle reazioni dei vincoli lisci.

Energia meccanica. Teorema di conservazione dell'energia meccanica per un punto materiale.. Trasformismo dell'energia meccanica: esempi (caduta dei gravi, pendolo semplice,  sistemi di punti materiali in presenza di vincoli lisci o di massa trascurabile (molle ideali, fili inestensibili, carrucole ideali). Energia meccanica in sistemi ad un solo grado di libertà e derivazione dell’equazione del moto (caso unidimensionale). Estensione del teorema di conservazione dell'energia meccanica ad un sistema di due punti materiali interagenti. Dipendenza  dell'energia meccanica dal sistema di riferimento

Giustificazione energetica delle leggi di Keplero (facoltativo).

Relazione fra gli stati di equilibrio statico di un punto materiale e la sua energia potenziale; ruolo dei vincoli; natura della forza di richiamo in prossimità dei punti di equilibrio.

Potenza di una forza (cenni).

Principio di conservazione dell'energia di un sistema isolato.

 

Sistemi di punti materiali

Introduzione alla dinamica di sistemi di punti materiali. Sistemi discreti e continui. Centro di massa: definizione, significato, proprietà e calcolo. Forze interne ed esterne agenti su un sistema. Sistemi isolati

Quantità di moto totale e moto del centro di massa: primo e secondo teorema del centro di massa. Prima equazione cardinale della meccanica (dei sistemi) e sue conseguenze: generalizzazione del teorema della quantità di moto (o teorema dell'impulso della forza totale agente su un sistema materiale)

Momento angolare di un sistema e sua relazione con il centro di massa: terzo teorema del centro di massa.  Seconda equazione cardinale della meccanica e sue conseguenze: generalizzazione del teorema dell'impulso del momento meccanico totale agente su un sistema materiale.

Sistemi isolati: conservazione della quantità di moto e del momento angolare; generalizzazione del terzo principio della dinamica.

Aspetti energetici legati alla dinamica dei sistemi: lavoro delle forze interne ed esterne; energia cinetica; energia potenziale di configurazione e di posizione. Teorema delle forze vive. Energia meccanica, energia propria ed energia interna. Generalizzazione del teorema di conservazione dell'energia meccanica.

Moto rispetto al centro di massa: teoremi di Konig per il momento angolare e l’energia cinetica

Sistemi di due corpi interagenti: massa ridotta, moto relativo (cenni).

 

Corpi rigidi: definizione. Cinematica del moto traslatorio, rotatorio e rototraslatorio di un corpo rigido.

Composizione di forze applicate ad un corpo rigido: insiemi equivalenti di forze applicati; riduzione di un insieme di forze applicate allo stesso punto, e relativi momenti; sistemi di forze parallele e baricentro; baricentro e centro di massa.

Momento angolare di un corpo rigido e sue componenti. Momento d'inerzia. Teorema di Huygens-Steiner.

Assi di rotazione ed assi simmetria; assi permanenti di rotazione.

Dinamica rotazionale di un corpo rigido attorno ad un asse fisso: momento meccanico assiale, momento angolare assiale ed equazione del moto. Applicazioni al caso di carrucole con massa non trascurabile; pendolo composto; pendolo a torsione (cenni)

Teorema dell'impulso del momento; conservazione del momento angolare.

Energia potenziale e cinetica di un corpo rigido; lavoro delle forze agenti su un sistema rigido.

Teorema di conservazione dell'energia meccanica e sua applicazione a sistemi rigidi liberi e vincolati. Derivazione, per via energetica, dell’equazione del moto rotatorio di sistemi ad un solo grado di libertà.

Moto di rotolamento puro: ruolo delle forze d’attrito; dinamica ed aspetti energetici. Attrito volvente.

 

Statica del corpo rigido: equazioni fondamentali. Energia potenziale e stabilità dell’equilibrio. Equilibrio di corpi rigidi vincolati ed esempi (leve, sistemi di carrucole, ecc.)

 

Dinamica dell’urto: generalità. Forze d'urto. Leggi di conservazione nei processi d’urto. Variazioni di energia cinetica associate al processo d'urto: urti elastici ed anelastici; esplosioni e salti.

Urti centrali unidimensionali e coefficiente di anelasticità. Urti obliqui nel piano. Urti generici. Urti coinvolgenti punti materiali vincolati: pendolo balistico

Urti coinvolgenti corpi rigidi liberi e vincolati: trasferimenti di impulso e momento angolare; pendolo balistico.

TEORIA (con esercizi):

1) S. Focardi - I. Massa  - A. Uguzzoni: "Fisica Generale - Meccanica e Termodinamica", Casa Editrice Ambrosiana (seconda edizione, 2014)

2) S. Rosati: "Fisica Generale - Meccanica, Acustica, Termologia, Termodinamica  e Teoria Cinetica dei Gas", Casa Editrice Ambrosiana (seconda edizione 1984, ristampa  2011)

3) C. Mencuccini, V. Silvestrini: "Fisica -  Meccanica e Termodinamica con esempi ed esercizi", Casa Editrice Ambrosiana (prima edizione, 2016)

 

ESERCIZI (svolti, con richiami di teoria):

4) M. Villa, A. Uguzzoni: "Esercizi di Fisica -  Meccanica - Come risolvere i problemi", Casa Editrice Ambrosiana (prima edizione, 2018)

5) S. Rosati, R. Casali: "Problemi Di Fisica Generale - Meccanica, Termodinamica, Teoria Cinetica Dei Gas", Casa Editrice Ambrosiana (seconda edizione, 1998)

6) C. Mencuccini -  V. Sinvestrini: " Esercizi di Fisica -  Meccanica e Termodinamica interamente svolti", Casa Editrice Ambrosiana (prima edizione 2017)

7)  G. D'Arrigo, L. Mistura: "Problemi di fisica. Meccanica e termodinamica", Edizioni Kappa (terza edizione, 1997)

 

PROVE D'ESAME (con soluzioni sintetiche):

8) Si trovano e verranno aggiornate ai link seguenti: 

https://www.unisalento.it/people/pantaleo.cozzoli/didattica/1182952019/materiale

https://www.unisalento.it/people/pantaleo.cozzoli/didattica/1099792018/materiale

 

FISICA GENERALE I (FIS/01)
FISICA GENERALE II

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno accademico di erogazione 2019/2020

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 23/09/2019 al 20/12/2019)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

Si richiedono la conoscenza di nozioni di Analisi Matematica/Geometria 1 e di Analisi Matematica /Geometria 2 ed il superamento degli esami  di Analisi Matematica/Geometria 1 e di Fisica 1.

ll corso propone un'ampia e rigorosa panoramica dei concetti principali dell’elettromagnetismo classico, fornendo un approccio metodologico alla risoluzione dei relativi problemi. Allo scopo il programma è integrato da esercizi che permettono di comprendere le diversificate applicazioni delle nozioni teoriche proposte. Il corso esordisce con l’introduzione del concetto di “campo” in fisica, richiamando gli strumenti matematici necessari alla rappresentazione e caratterizzazione delle proprietà di campi vettoriali conservativi e solenoidali. Vengono fornite le nozioni di campo elettrico, potenziale elettrico e densità di energia del campo, per mezzo dei quali vengono analizzate le proprietà di sistemi di cariche statiche (distribuzioni di vario tipo, conduttori carichi in equilibrio, condensatori, dielettrici). Vengono trattati i fenomeni relativi al passaggio di corrente elettrica in conduttori ohmici e si forniscono gli strumenti per l’analisi di circuiti capacitivi in regime stazionario e quasi-stazionario. Si fornisce il concetto di campo di induzione magnetica e si descrivono le leggi che governano i fenomeni magnetostatici. Si tratta il fenomeno dell’induzione elettromagnetica e si analizzano le relazioni tra campi elettrici e magnetici nel dominio del tempo. Si effettua l’analisi di circuiti induttivi in regime stazionario e quasi-stazionario. Infine, dalle equazioni di Maxwell si deducono l’esistenza e le principali proprietà delle onde elettromagnetiche.

Dopo il corso lo studente dovrebbe dimostrare di:

Conoscenze e comprensione: aver assimilato i concetti fondamentali dell'elettromagnetismo classico ed il relativo approccio metodologico, avendo compreso le equazioni di Maxwell e le modalità della loro applicazione alla descrizione e all'interpretazione di processi e fenomeni elettrici e magnetici, sia statici che dinamici.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione: essere in grado di risolvere problemi classici di elettrostatica, elettrodinamica, magnetostatica ed induzione elettromagnetica, previa identificazione dei fenomeni fisici che intervengono nel problema. In particolare, lo studente dovrebbe:

 - saper determinare i campi elettrici e magnetici generati da differenti distribuzioni di cariche statiche ed in moto (correnti).

 - saper analizzare gli effetti ed i fenomeni energetici connessi con l’esistenza di campi elettrici e magnetici.

 - saper risolvere circuiti in corrente continua a base di resistori, condensatori ed induttori, sia in regime stazionario che transiente nell’ipotesi di quasi-stazionarietà

 - aver compreso l’origine e le caratteristiche principali delle onde elettromagnetiche.

Autonomia di giudizio: essere in grado di analizzare un fenomeno fisico di natura elettromagnetica con rigore scientifico e di stabilire quali leggi fondamentali lo governano;

Abilità comunicative: saper esprimere, con proprietà di linguaggio e con l'uso degli strumenti matematici opportuni, le principali nozioni teoriche alla base dell'elettromagnetismo classico.

Capacità di apprendimento: aver maturato un approccio metodologico rigoroso ed idoneo all'apprendimento autonomo di nuovi argomenti.

Lezioni frontali alla lavagna (metodo tradizionale). Non vengono forniti appunti preconfezionati. Il docente fornisce indicazioni su come reperire e selezionare materiale utile per lo studio-

L’esame prevede due prove, entrambe obbligatorie:

(1) una prova scritta, della durata di 3-3.5 h, che consiste nello svolgimento di 3-4 problemi (uno dei quesiti potrebbe riguardare l'esposizione/discussione di un argomento di teoria).

     Per sostenere la prova scritta, occorre prenotarsi presso l'apposito portale on line; durante la prova scritta sono consentiti soltanto l'uso di una calcolatrice scientifica e la consultazione di tavole di derivate/integrali notevoli. Non è permessa la consultazione di testi o di appunti relativi agli argomenti del corso.

     La validità della prova scritta, se superata positivamente, si estende al solo appello immediatamente successivo a quello in cui si è sostenuta la prova scritta, purchè il suddetto appello ricada entro la sessione d'esame in corso di svolgimento. Pertanto, lo studente che  superasse la prova scritta nel III appello della sessione di Gennaio-Febbraio, nel III appello della sessione di Giugno-Luglio, o nei singoli appelli delle sessioni  di Agosto-Settembre, Settembre-Ottobre e Marzo-Aprile, dovrà sostenere la prova orale nello stesso appello.

(2) dopo aver sostenuto la prova scritta con esito positivo, lo studente dovrà sostenere una prova orale, finalizzata ad un'approfondita verifica della conoscenza delle nozioni teoriche proposte. In caso di esito negativo, la prova orale potrà essere sostenuta al massimo una seconda volta nell'appello successivo; in caso di mancato superamento della prova orale per la seconda volta, lo studente dovrà ripresentarsi a sostenere una nuova prova scritta.

 

Tracce e soluzioni sintetiche di Prove Scritte di Fisica Generale 2 /Fisica 2 sono (saranno) disponibili ai link:

https://www.unisalento.it/people/pantaleo.cozzoli/didattica/1058002017/materiale

https://www.unisalento.it/people/pantaleo.cozzoli/didattica/954912016/materiale

https://www.unisalento.it/people/pantaleo.cozzoli/didattica/1097672018/materiale

Agli studenti del CdL in Ingegneria Industriale ed Ingegneria Civile:

Informo i potenziali interessati che, anche nel corrente A.A. 2019/20, sia gli studenti del II anno che stanno seguendo il corso di Fisica Generale 2 nel I semestre, sia gli studenti che hanno seguito il corso di Fisica Generale 2 negli scorsi anni accademici, ma che non hanno ancora superato l'esame, potranno sostenere prove parziali in itinere (esoneri). Il superamento delle (due) prove scritte in itinere darà la possibilità di accedere direttamente alla prova orale, che dovrà però essere sostenuta necessariamente in occasione del primo  o del secondo appello della Sessione d’esame di Gennaio-Febbraio 2019.

 

Gli studenti intenzionati a sostenere gli esoneri sono pregati di darmene comunicazione via email, entro il giorno 30  novembre 2019  fornendomi: NOME/COGNOME, NUMERO di MATRICOLA, corso di laurea di appartenenza, e contatto E-MAIL (se diverso da quello usato per l’invio del messaggio stesso), indicando nell’oggetto della email: “ISCRIZIONE al PRIMO ESONERO di FISICA GENERALE 2 - Prof. Cozzoli”.

 

Il primo esonero avrà luogo, il giorno 17 dicembre 2019, ore 10.30-14.00 circa, in aula Y3. Gli argomenti che saranno oggetto della prova saranno ricapitolati agli iscritti alla prova.

 

Il docente titolare dell'insegnamento (Prof. P. D. Cozzoli)

Agli studenti dei CdL in Ingegneria Industriale ed Ingegneria Civile:

Informo i potenziali interessati che, anche nel corrente A.A. 2019/20, sia gli studenti del II anno che stanno seguendo il corso di Fisica Generale 2 nel I semestre, sia gli studenti che hanno seguito il corso di Fisica Generale 2 negli scorsi anni accademici, ma che non hanno ancora superato l'esame, potranno sostenere n. 2 prove parziali in itinere (esoneri). Il superamento delle n. 2 prove scritte in itinere darà la possibilità di accedere direttamente alla prova orale, che dovrà però essere sostenuta necessariamente in occasione del primo  o del secondo appello della Sessione d’esame di Gennaio-Febbraio 2020.

Il primo esonero avrà luogo, orientativamente, nella prima decade del mese di dicembre 2019.

Gli studenti intenzionati a sostenere il I esonero sono pregati di darmene comunicazione via e-mail, entro il giorno 30  novembre 2019  fornendo i seguenti dati: NOME/COGNOME, NUMERO di MATRICOLA, Corso di Laurea di appartenenza, e contatto e-mail (se diverso da quello usato per l’invio del messaggio stesso), indicando nell’oggetto della e-mail: “ISCRIZIONE al PRIMO ESONERO di FISICA GENERALE 2 - Prof. Cozzoli”.

Gli argomenti che saranno oggetto della prova saranno ricapitolati alla scadenza del termine per le iscrizioni alla prova stessa.

 

Il secondo esonero avrà luogo, orientativamente, nella prima decade del mese di gennaio 2020, in ogni caso prima del I appello della sessione d'esame di Gennaio-Febbraio 2020. 

Gli studenti che, pur avendo superato con esito positivo entrambe le prove d'esonero, non fossero soddisfatti delle votazioni conseguite, hanno facoltà di rinunciare alle stesse e di ripresentarsi a sostenere una nuova prova scritta in occasione degli appelli ufficiali calendarizzati.

 

Il docente titolare dell'insegnamento (Prof. P. D. Cozzoli)

CAMPI VETTORIALI: GENERALITA'

Introduzione: l'elettromagnetismo classico come teoria di campo.

Campi vettoriali e scalari: richiami di algebra vettoriale;  definizioni.

Campi scalari e loro rappresentazione mediante curve di livello.

Campi vettoriali e loro rappresentazione mediante linee di flusso; tubi di flusso; punti singolari e discontinuità di campo.

Integrale di linea di un campo vettoriale. Circuitazione. Campi conservativi: definizione e proprietà. Funzione potenziale (scalare): definizione e proprietà; espressione in forma integrale e differenziale (locale) della conservatività tramite la funzione potenziale. Vettore gradiente (del potenziale) e sue proprietà. Superfici equipotenziali. Caratteristiche delle linee di forza di un campo conservativo e loro deduzione.

Vettore superficie orientata. Integrali di superficie: flusso di un campo vettoriale attraverso una superficie aperta. Flusso concatenato (con una linea chiusa). Flusso di un campo vettoriale attraverso una superficie chiusa e sua relazione con le sorgenti/pozzi del campo. Campi solenoidali: definizione e proprietà: flusso concatenato con una linea chiusa; flusso attraverso le sezioni di un tubo di flusso; caratteristiche delle linee di forza e loro deduzione.

Divergenza di un vettore: definizione e significato fisico. Teorema della divergenza  (o di Gauss-Green): enunciato e dimostrazione. Campi indivergenti. Rotore di un vettore: definizione e significato fisico. Teorema del rotore (o di Stokes). Campi irrotazionali. Potenziale vettore. Esempi di uso formale degli operatori differenziali.

Ricostruzione di un campo vettoriale a partire dalla conoscenza della divergenza e del rotore del campo (teorema di Helmholtz): esempi di campi caratterizzati da divergenza nulla, da rotore nullo, e da divergenza e rotore non nulli.

Formulazione integrale e differenziale (locale) delle leggi fondamentali dell'elettromagnetismo.

 

ELETTROSTATICA

Carica elettrica e legge di Coulomb. Elettrostatica: scopi e contenuti. Proprietà della carica elettrica. Unità di misura. Legge di conservazione della carica elettrica. Funzione densità di carica. Configurazioni di carica discrete e continue. Legge di Coulomb. Principio di sovrapposizione e sua applicazione alla determinazione analitica della forza scambiata fra sistemi discreti e continui di cariche (distribuite su segmenti, fili rettilinei, anelli, corone e settori circolari, dischi, piani, superfici sferiche, ed entro gusci sferici/cilindrici, volumi sferici e cilindrici).

Campo elettrico (statico). Campo elettrico: definizione e significato fisico; relazione fra i concetti di campo, sorgente di campo, carica di prova, e forza agente sulla carica di prova. Unità di misura. Rappresentazione mediante linee di forza. Principio di sovrapposizione e sua applicazione alla determinazione analitica del campo elettrostatico generato da configurazioni discrete e continue di cariche (distribuite su segmenti, fili rettilinei, anelli, corone e settori circolari, dischi, piani, superfici sferiche, ed entro gusci sferici/cilindrici, volumi sferici e cilindrici.)

Legge di Gauss. Flusso del vettore campo elettrico. Unità di misura. Legge di Gauss in forma integrale (prima equazione di Maxwell). Verifica (derivazione) della legge di Gauss a partire dalla Legge di Coulomb (teorema di Gauss). Applicazione della legge di Gauss al calcolo del campo elettrostatico generato da varie distribuzioni di carica continue con elevato grado di simmetria. Deduzione della legge di Coulomb dalla legge di Gauss. Discontinuità del campo elettrostatico. Formulazione differenziale (locale) della legge di Gauss (prima equazione di Maxwell per il campo elettrico in forma locale). Assenza di punti d'equilibro (stabile) in un campo elettrostatico nel vuoto. Applicazione della legge di Gauss in forma differenziale al calcolo della carica contenuta in definite regioni dello spazio (con particolare riferimento a distribuzioni continue con elevato grado di simmetria).

Energia potenziale elettrostatica; potenziale  elettrico; energia del campo elettrico.Richiamo dei concetti di: lavoro di una forza, forze conservative, funzione energia potenziale. Unità di misura. Conservatività della forza coulombiana. Energia potenziale elettrostatica (di posizione). Relazione differenziale (locale) fra energia potenziale elettrostatica e forza coulombiana: proprietà del vettore gradiente della funzione energia potenziale. Calcolo dell’energia potenziale elettrostatica (di posizione) di sistemi discreti e continui di cariche. Conservatività del campo elettrostatico: espressione in forma integrale e differenziale (terza equazione di Maxwell per l'elettrostatica).

Potenziale elettrostatico. Unità di misura. Relazione differenziale (locale) fra potenziale elettrostatico e campo elettrostatico: proprietà del vettore gradiente della funzione potenziale. Approcci per la determinazione del potenziale generato da sistemi discreti e continui di cariche. Superfici equipotenziali.  Rappresentazione del campo elettrostatico mediante linee di forza e superfici equipotenziali. Conservazione dell’energia (meccanica) in presenza di forze elettrostatiche.

Energia potenziale elettrostatica di configurazione di distribuzioni discrete e continue di cariche. Auto-energia. Densità di energia del campo elettrico e sua localizzazione. Energia di una carica puntiforme. Raggio classico dell’elettrone (cenni).

Equazioni di Poisson e Laplace per il potenziale elettrostatico. Soluzioni dell’equazione di Laplace: caratteristiche del potenziale elettrostatico come funzione armonica (teorema della "media"). Assenza di punti d'equilibro in un campo di potenziale (elettrostatico) nel vuoto.

Dipolo elettrico. Dipolo elettrico. Momento di dipolo. Unità di misura. Potenziale e campo elettrostatico generati da un dipolo a  grande distanza (approssimazione di dipolo puntiforme), espressi in diversi sistemi di coordinate. Energia potenziale di un dipolo puntiforme in un campo elettrostatico.  

Analisi delle forze agenti su un dipolo in un campo elettrico: rotazione e trascinamento. Relazione fra le forze agenti su un dipolo e la sua energia potenziale. Derivazione dell'espressione del momento meccanico agente su un dipolo per via energetica e dinamica.

Sviluppo del potenziale in serie di multipoli. Momento di dipolo di una distribuzione di carica (discreta o continua). Sviluppo del potenziale in serie di multipoli. Calcolo del potenziale e del campo elettrostatico nell’ "approssimazione di dipolo".

Dielettrici. Mezzi dielettrici polari ed apolari. Fenomenologia della polarizzazione. Vettore densità di polarizzazione. Cariche di polarizzazione superficiali e volumetriche. Campo e potenziale prodotti dalla polarizzazione in dielettrici polarizzati uniformemente e non uniformemente: derivazione formale della relazione fra cariche di polarizzazione e il vettore densità di polarizzazione.

Vettore spostamento elettrico. Legge di Gauss per i dielettrici. Relazione fra il vettore spostamento elettrico, il vettore densità di polarizzazione ed il vettore campo elettrico.Formulazione integrale e differenziale delle leggi dell'elettrostatica in presenza di dielettrici.

Dielettrici lineari ed isotropi. Dielettrici normali. Suscettibilità dielettrica. Relazione fra costante dielettrica relativa e suscettività dielettrica in dielettrici normali. Polarizzazione in dielettrici normali.

Energia potenziale elettrostatica e densità di energia del campo elettrico in presenza di dielettrici. Condizioni di raccordo del vettore campo elettrico e del vettore spostamento elettrico all'interfaccia fra mezzi dielettrici diversi.

Conduttori. Mezzi conduttori. Conduttori metallici e modello del gas elettronico. Induzione elettrostatica parziale e completa. Proprietà di conduttori metallici in equilibrio elettrostatico: distribuzione delle cariche; potenziale e campo elettrostatico all'interno e sulla superficie (teorema di Coulomb); pressione elettrostatica agente sulla superficie; effetto della curvatura; applicazioni (cenni). Proprietà di conduttori con cavità in equilibrio elettrostatico. Effetto schermo elettrostatico.  Potenziale di terra come riferimento e relativa convenzione. Metodo della "carica immagine" per determinare la densità di carica indotta su un conduttore all'equilibrio.

Capacità elettrica di conduttori isolati: definizione, calcolo, significato fisico ed unità di misura. Energia elettrostatica di un conduttore isolato carico.

Condensatori. Capacità di sistemi di conduttori in configurazione di induzione parziale e completa.

Condensatori: definizione. Capacità elettrica di un condensatore: definizione, calcolo, significato fisico ed unità di misura. Condensatori sferici, cilindrici e piani ideali. Energia potenziale elettrostatica (lavoro di caricamento) di sistemi di conduttori carichi. Lavoro di caricamento di un condensatore (energia elettrostatica immagazzinata).

Reti di condensatori: capacità equivalente per collegamenti in serie ed in parallelo;  analisi di collegamenti di condensatori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Energia immagazzinata in reti di condensatori.

Effetto della polarizzazione sulla capacità di condensatori riempiti con mezzi dielettrici. Condensatori con dielettrici a carica costante e a differenza di potenziale costante. Reti di condensatori con dielettrici.

 

CORRENTI CONTINUE

Legge di Ohm, resistenza elettrica, forza elettromotrice. Corrente elettrica: definizione. Vettore densità di corrente. Correnti stazionarie (continue). Equazione di continuità. Meccanismo microscopico della conduzione elettrica: velocità di deriva. Legge di Ohm in forma locale ed integrale. Distribuzioni di carica statica in conduttori ohmici percorsi da corrente. Forza elettromotrice e sue proprietà; non-conservatività del campo elettromotore. Legge di Ohm generalizzata. Collegamenti di resistori in serie e parallelo. Reti di resistori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Bilancio energetico in circuiti puramente resistivi: potenza erogata da un generatore; potenza dissipata per effetto Joule.

Circuiti in corrente continua. Prima Legge di Kirchhoff e sua interpretazione (in termini di (i) bilancio energetico; (ii) conservatività del campo elettrico stazionario) in circuiti resistivi in corrente continua. Seconda Legge di Kirchhoff. Approcci per la risoluzione di reti circuitali complesse a base di generatori e resistori in corrente continua.

Circuiti RC. Correnti quasi-stazionarie: generalità. Collegamento di resistenze e condensatori: analisi dei processi di carica e scarica in circuiti RC in regime quasi-stazionario, e relativi bilanci energetici. Analisi di circuiti RC in equilibrio (caso limite di regime stazionario)

 

MAGNETOSTATICA

Forza magnetica. Introduzione ai fenomeni magnetici. Forza magnetica agente su cariche in moto: Forza di Lorentz. Moto di cariche in campi magnetici. Applicazione combinata di campi magnetici ed elettrici a particelle cariche in moto: selettori di velocità e massa; effetto Hall. Forza magnetica agente su correnti: 2a Legge Elementare di Laplace. Momento (di dipolo) magnetico di una spira percorsa da corrente. Principio di equivalenza di Ampere (parte I): azioni meccaniche subite da un spira (ago magnetico) in un campo magnetico; relazione fra il momento meccanico agente su una spira piana di geometria arbitraria percorsa da corrente in un campo magnetico uniforme, ed il suo momento magnetico; caso limite di una spira puntiforme; energia potenziale di una spira in un campo magnetico; momento (di dipolo) magnetico di una spira non planare.

Sorgenti di campi magnetici. Correnti stazionarie come sorgenti di campi magnetostatici: 1a Legge Elementare di Laplace (o Legge di Biot-Savart). Calcolo del campo magnetostatico generato da differenti configurazioni di correnti: segmenti, spire, fili/segmenti, lamine percorse da corrente. Campi magnetostatici generati da cariche puntiformi in moto; confronto fra la forza elettrica e forza magnetica scambiate fra cariche puntiformi in moto. Relazione tra forza magnetica scambiata fra correnti, magneti e/o cariche in moto e Terzo Principio della Dinamica (cenni). Principio di equivalenza di Ampere (parte II): campo magnetostatico generato da una spira/ago magnetico (puntiforme) a grande distanza; relazione fra il campo magnetostatico generato da una spira a grande distanza (spira puntiforme) e il suo momento (di dipolo) magnetico.

Leggi dei campo magnetico. Legge di Gauss per il campo magnetico: formulazione integrale e differenziale (seconda equazione di Maxwell). Circuitazione del campo magnetostatico generato da correnti stazionarie: Legge di Ampere in forma integrale e differenziale (quarta equazione di Maxwell per la magnetostatica) e suoi limiti di validità. Verifica della legge di Ampere a partire dalla 1a Legge Elementare di Laplace. Applicazione della legge di Ampere alla determinazione del campo magnetostatico generato da configurazioni di correnti con elevato grado di simmetria: conduttori cilindrici, bobine solenoidali e toroidali, lamine infinitamente estese

 

INDUZIONE ELETTROMAGNETICA

Legge di Faraday-Henry-Neuman-Lenz. Induzione elettromagnetica: Legge di Faraday-Henry-Neuman-Lenz in forma integrale (terza equazione di Maxwell) e convenzioni relative alla sua applicazione. Giustificazione energetica (legge di Lenz).  Forza elettromotrice indotta; non conservatività dei campi elettrici indotti.

Induzione  elettromagnetica di trasformazione (dovuta a campi magnetici variabili nel tempo); corrispondente espressione differenziale della legge di Faraday-Henry-Neuman-Lenz; rotazionalità dei campi elettrici indotti. Deduzione delle caratteristiche del campo elettrico indotto (nel vuoto) da un campo magnetico variabile nel tempo; localizzazione della forza elettromotrice indotta.

Induzione elettromagnetica di movimento e corrispondente "espressione differenziale" della legge di Faraday-Henry-Neuman-Lenz: forza di Lorentz. Deduzione delle caratteristiche del campo elettrico indotto in corpi conduttori/circuiti in moto relativo in un campo magnetico; localizzazione della forza elettromotrice indotta.

Autoinduzione. Flusso magnetico autoconcatenato ed autoinduzione: fenomenologia. Coefficiente di autoinduzione (induttanza). Calcolo dell’induttanza di semplici dispositivi (bobine solenoidali e toroidali; cavi coassiali).  Calcolo dell’induttanza di semplici dispositivi (bobine solenoidali e toroidali; cavi coassiali). Bilancio energetico in circuiti induttivi. Densità di energia del campo magnetico e sua localizzazione.

Circuiti RL. Analisi di circuiti induttivi in regime transiente (quasi stazionario): processi di "carica", apertura e "scarica", e relativi bilanci energetici.

Legge di Ampere-Maxwell. "Paradosso di Maxwell". Corrente di spostamento. Legge di Ampere-Maxwell (Legge di Ampere generalizzata) in forma integrale e differenziale (quarta equazione di Maxwell). Soluzione del "paradosso di Maxwell".

 

EQUAZIONI DI MAXWELL

Riepilogo delle equazioni  fondamentali dell'elettromagnetismo classico e concettualizzazione: equazioni di Maxwell in forma integrale e differenziale; forza di Lorentz generalizzata; equazione di continuità.

 

ONDE ELETTROMAGNETICHE

Perturbazioni ondose: generalità. Funzione d'onda. Equazione di D'Alambert. Rappresentazione di onde progressive/regressive. Onde armoniche. Onde piane.

Deduzione delle onde elettromagnetiche dalle equazioni di Maxwell nel vuoto Caratteristiche delle onde elettromagnetiche: relazioni spazio-temporali fra campo elettrico e magnetico associati ad un'onda (piana), e la direzione di propagazione. Energia trasportata da un'onda elettromagnetica. Teorema di Poynting (cenni).

Teoria

L. Guerriero: "Lezioni di Elettromagnetismo" (Adriatica Editore)

S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni: "Fisica Generale - Elettromagnetismo" (Casa Editrice Ambrosiana, Milano)

C. Mencuccini, V. Silvestrini: "Elettromagnetismo e Ottica" (Casa Editrice Ambrosiana)

 

Esercitazioni

- L. Mistura, N. Sacchetti: "PROBLEMI DI FISICA - Elettromagnetismo ed Ottica" (Edizioni KAPPA)

- C. Mencuccini, V. Silvestrini: "Esercizi di Fisica - Elettromagnetismo e Ottica" (Casa Editrice Ambrosiana)

- E. Borchi, R. Nicoletti: "Elettromagnetisimo -  Volume I : Elettricità" + "Elettromagnetismo - Volume II: Magnetismo" (Società Editrice Esculapio)

- B. Ghidini, F. Mitrotta: "Problemi di elettromagnetismo" (Adriatica Editrice, Bari)

- M. Nigro, C. Voci: "Problemi di Fisica Generale - Elettromagnetismo. Ottica" (Edizioni Libreria Cortina, Padova)

 

Tracce e soluzioni sintetiche (aggiornate) di Prove Scritte di "Fisica Generale 2"/ "Fisica 2" proposte negli A.A. precedenti sono disponibili ai link:

https://www.unisalento.it/people/pantaleo.cozzoli/didattica/1058002017/materiale

https://www.unisalento.it/people/pantaleo.cozzoli/didattica/954912016/materiale

 

Tracce e soluzioni sintetiche (aggiornate) di Prove Scritte di "Fisica Generale 2"/ "Fisica 2" proposte nell'A.A. 2019/2020 saranno disponibili al link:

https://www.unisalento.it/people/pantaleo.cozzoli/didattica/1097672018/materiale

FISICA GENERALE II (FIS/01)
FISICA GENERALE I

Corso di laurea INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Per immatricolati nel 2018/2019

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Anno di corso 1

Semestre Secondo Semestre (dal 04/03/2019 al 04/06/2019)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

Si richiedono conoscenze di geometria elementare, trigonometria,  e calcolo differenziale/integrale con funzioni di una variabile.

ll corso propone un'ampia e rigorosa panoramica dei concetti principali della meccanica classica, fornendo un approccio metodologico alla risoluzione dei relativi problemi. Allo scopo il programma teorico è integrato da esercizi che permettono di comprendere le diversificate applicazioni delle nozioni illustrate.

Lezioni frontali alla lavagna (metodo tradizionale). Il docente non fornisce appunti preconfezionati.

(1) una prova scritta (3-5 esercizi da svolgere in 3-3.5 ore);

(2)  una prova orale (rivolta ad un'approfondita verifica della conoscenza delle nozioni teoriche proposte durante il corso).

Entrambe le prove sono obbligatorie.

Per sostenere la prova scritta occorre prenotarsi presso l'apposito portale; non sono accettate prenotazioni via email. Per essere ammessi alla prova occorre esibire documento d'identità ed attestazione di iscrizione (anche in forma elettronica) al relativo CdL. Durante la prova scritta sono consentiti solo l'uso di una calcolatrice scientifica, e la consultazione di tavole di derivate/integrali notevoli. Non è permessa la consultazione di testi o di appunti relativi agli argomenti del corso.

Se superata positivamente, la validità della prova scritta si può estendere al solo appello immediatamente successivo a quello in cui si è sostenuta la suddetta prova, purchè l'appello ricada entro la sessione d'esame.

In caso di mancato superamento della prova orale, lo studente dovrà ripresentarsi a sostenere una nuova prova scritta (salvo che il docente non disponga diversamente).

1) Gli studenti (frequentanti e non) che desiderano desiderano ricevere informazioni sul corso in itinere (argomenti svolti, suggerimenti per lo studio e le esercitazioni, eventuali sospensioni, spostamenti o recupero di lezioni, ecc.) sono pregati di inviarmi una email all'indirizzo: davide.cozzoli@unisalento.it  indicando i seguenti contenuti:

Oggetto della email: Fisica Generale 1 – CdL in Ing. dell’Informazione

Testo: Nome, Cognome, Matricola (+ eventuale indirizzo email alternativo)

 

2) Orario di ricevimento: il docente è sempre disponibile, previo appuntamento da concordare via email.

PROGRAMMA dettagliato del corso di FISICA GENERALE 1 (valido per l'anno accademico 2018/2019)

 

Metodo scientifico, grandezze fisiche, misure ed errori

Metodo scientifico: osservazioni, modelli, leggi, principi, esperimenti.

Grandezze fisiche: definizione operativa. Misure dirette ed indirette. Grandezze fondamentali e derivate. Equazioni dimensionali. Sistemi di unità di misura.

Rappresentazione del risultato di una misura. Errori in una misura: sensibilità di una lettura, accuratezza, precisione. Statistica degli errori casuali: distribuzione gaussiana, media, deviazione standard. Propagazione degli errori. Espressione di una misura e cifre significative.

 

Grandezze vettoriali ed elementi di algebra vettoriale

Grandezze scalari e vettoriali: definizione ed esempi.  Rappresentazione grafica di un vettore. Vettori applicati e liberi. Vettore posizione, vettore spostamento come prototipi delle grandezze vettoriali.  

Prodotto di una grandezza scalare ed un vettore.  Quoziente di una grandezza scalare ed un vettore. Versori. Vettori opposti. Somma e differenza di vettori. Scomposizione di un vettore: vettori componenti e componenti scalari rispetto a direzioni arbitrarie orientate.

Prodotto scalare di due vettori e sua interpretazione geometrica. Proiezione di un vettore lungo una direzione orientata. Vettori componenti parallelo e trasverso, e componenti scalari di un vettore, riferite a direzioni orientate ortogonali. Espressione della condizione di ortogonalità fra vettori. Proprietà algebriche del prodotto scalare. Applicazione del prodotto scalare alla derivazione di teoremi della geometria euclidea.

Prodotto vettoriale e sua interpretazione geometrica. Espressione della condizione di parallelismo fra vettori. Proprietà algebriche del prodotto vettoriale.  Applicazione del prodotto vettoriale alla derivazione di teoremi della geometria euclidea.

Derivate di vettori: derivata di un punto mobile; derivata di un vettore; derivata di un segmento orientato di estremi mobili; derivata del vettore posizione.

Regole di derivazione di somme, differenze e prodotti vettoriali. Derivata di un vettore con modulo costante. Derivata di un versore e sua espressione in funzione del vettore velocità angolare. Espressione generale della derivata di un vettore di modulo e direzione variabili.

Rappresentazione cartesiana di un vettore.  Espressione delle operazioni fra vettori in un sistema di coordinate cartesiane. Rappresentazione di un vettore in coordinate polari piane.

 

Cinematica del punto materiale

Scopo della cinematica. Moto e sistemi di riferimento. Modello del punto materiale. Traiettoria.

Problema “diretto” della cinematica: definizione e descrizione delle grandezze caratteristiche del moto. Descrizione estrinseca del moto: equazione vettoriale ed equazioni scalari parametriche del moto; equazione della traiettoria. Descrizione intrinseca del moto: ascissa curvilinea, equazioni parametriche, e legge oraria del moto. Concetto di velocità e suo significato fisico. Velocità scalare media ed istantanea. Vettore velocità: espressione estrinseca ed intrinseca; rappresentazione cartesiana.

Concetto di accelerazione e suo significato fisico. Accelerazione scalare media ed istantanea. Vettore accelerazione: espressione estrinseca ed intrinseca; rappresentazione cartesiana. Descrizione di un generico moto curvilineo: espressione dei componenti tangenziali e normale (centripeto) dell'accelerazione; vettore velocità angolare. Relazioni tra accelerazione centripeta, raggio di curvatura e velocità angolare

Classificazioni dei moti elementari: moti uniformi ed uniformemente vari; moti rettilinei e circolari. Analisi di moti rettilinei uniformi ed uniformemente accelerati.

Analisi di moti circolari uniformi ed uniformemente accelerati, e delle relative grandezze angolari. Periodicità dei moti circolari. Equazione differenziale del moto circolare uniforme. Vettore accelerazione angolare e moto circolare generico.

Moto oscillatorio armonico. Equazione differenziale del moto e grandezze caratteristiche.

Descrizione di moti piani in coordinate polari.

Problema “inverso” della cinematica: determinazione dell'equazione vettoriale del moto a partire dalla conoscenza di velocità ed accelerazione in intervalli di tempo specificati.  Composizione dei moti. Moto di un punto materiale soggetto ad accelerazione costante. Analisi del moto di caduta di un grave: evoluzione temporale dei vettori velocità ed accelerazione; gittata, tempo di volo, quota massima.

Moti relativi. Vettore velocità/accelerazione assoluta, relative, di trascinamento. Leggi di trasformazione classiche della velocità e dell’accelerazione, e loro derivazione; accelerazione di Coriolis.  Moto relativo di traslazione rettilineo uniforme: trasformazioni di Galileo.   Moto relativo di rotazione e rototraslazione.

 

Dinamica del punto materiale

Scopo della Dinamica Classica. Modello del punto materiale. Limiti di validità delle teorie della meccanica classica. Corpi, interazioni ed ambiente. Interazioni fondamentali. Definizione operativa di forza. Delineazione del carattere vettoriale delle forze. Principio di sovrapposizione e sua applicazione.

Primo Principio della Dinamica: evidenze sperimentali; sistemi di riferimento inerziali.

Secondo Principio della Dinamica: evidenze sperimentali ed esempi di applicazione. Forza peso, massa inerziale e massa gravitazionale. Unità di misura delle forze.

Terzo Principio della Dinamica: evidenze sperimentali ed esempi di applicazione.

Quantità di moto. Espressione dei Principi della Dinamica mediante l’uso della grandezza quantità di moto.

Impulso di una forza. Teorema della quantità di moto (o teorema dell'impulso di una forza).

Equilibrio statico di un punto materiale: punti di equilibrio stabile, instabile ed indifferente. Equilibrio dinamico di un punto materiale.

Trasmissione delle forze tramite fili inestensibili, carrucole e molle ideali di massa trascurabile.

Reazioni vincolari: vincoli unilaterali e bilaterali; vincoli lisci e scabri. Impulso delle reazioni vincolari.

Forza di attrito: origine microscopica. Attrito radente: caratteristiche ed evidenze sperimentali.  Forza di attrito radente in condizioni statiche ed in condizioni dinamiche. Attrito radente e locomozione. Forza d'attrito viscoso. Moto di un punto materiale sotto l'azione di una forza costante in un fluido viscoso: equazione del moto e sua soluzione; velocità limite.

Forza elastica. Legge di Hooke: evidenze sperimentali e modelli di interpretazione microscopica (cenni). Molle ideali. Collegamenti di molle in serie e parallelo. Modulo di Young (cenni). Moto oscillatorio di punti materiali soggetti ad una forza elastica. Oscillazioni smorzate (cenni)

Forza gravitazionale. Relazione fra massa gravitazionale e massa inerziale. Applicazione del principio di sovrapposizione. Concetto di campo gravitazionale. Peso dei corpi. Flusso del campo gravitazionale e legge di Gauss. Derivazione della legge della attrazione gravitazionale dalla legge di Gauss. Applicazione della legge di Gauss al calcolo del campo gravitazionale generato da corpi con densità uniforme o radiale. Effetti della forza gravitazionale. Leggi di Keplero (cenni).

Dinamica di moti traslatori rettilinei e circolari: generalità. Dinamica del moto di sistemi di punti materiali collegati da funi inestensibili e carrucole ideali, soggetti all'azione di forze costanti, ed in presenza di vincoli. Dinamica di sistemi di punti materiali collegati da molle ideali.

Pendolo semplice: analisi dinamica; equazione del moto; caso delle piccole oscillazioni.

Dinamica in sistemi non inerziali: relazione con le leggi di trasformazione dell'accelerazione per sistemi di riferimento in moto relativo. Forze fittizie in sistemi inerziali: forza di trascinamento, forza centrifuga, forza di Coriolis.

Analisi della dinamica del punto materiale in sistemi di riferimento in moto traslatorio (rettilineo o circolare) accelerato ed in moto rotatorio. Manifestazione della non-inerzialità in sistemi di riferimento solidali con la Terra; effetti della rotazione terreste: variazione del peso con la latitudine; effetti della forza di Coriolis.

Momento di un vettore applicato. Momento di una forza. Momento di una coppia di forze. Momento angolare. Relazione tra il momento meccanico agente su un punto materiale ed il suo momento angolare.  Impulso del momento di una forza. Teorema del momento angolare (o teorema dell'impulso del momento di una forza). Moto (piano) di un punto materiale in un campo di forze centrali. Moto. Giustificazione dinamica delle leggi di Keplero.

 

Lavoro ed energia

Lavoro di una forza. Energia cinetica di un punto materiale. Teorema delle forze vive. Forze conservative. Funzione energia potenziale. Relazione fra forza conservativa e sua energia potenziale (tramite l’operatore differenziale gradiente). Rappresentazione grafica della funzione energia potenziale: superfici equipotenziali. Campi di forze conservative: campi di forze costanti; campi di forze centrali a simmetria sferica e cilindrica

Lavoro compiuto dalla forza gravitazionale (e dalla forza peso), dalla forza elastica e dalla forza centrifuga; energia potenziale gravitazionale (e della forza peso); energia potenziale elastica; energia potenziale in un campo di forza centrifuga.

Lavoro di forze non conservative: considerazioni sul lavoro della forza d'attrito radente e di attrito viscoso, e sul lavoro delle reazioni vincolari.

Energia meccanica. Teorema di conservazione dell'energia meccanica. Trasformismo dell'energia meccanica: esempi (caduta dei gravi, pendolo semplice, corpi connessi da molle; corpi in moto con traiettorie vincolate). Energia meccanica in sistemi ad un solo grado di libertà e derivazione dell’equazione del moto (caso unidimensionale). Energia meccanica e sistemi di riferimento.

Giustificazione energetica delle leggi di Keplero.

Relazione fra gli stati di equilibrio di un punto materiale e la sua energia potenziale; ruolo dei vincoli; natura della forza di richiamo in prossimità dei punti di equilibrio.

Potenza di una forza (cenni).

Principio di conservazione dell'energia di un sistema isolato.

 

Dinamica di sistemi di punti materiali

Introduzione alla dinamica di sistemi di punti materiali. Sistemi discreti e continui. Centro di massa: definizione, significato, proprietà e calcolo. Forze interne ed esterne agenti su un sistema. Sistemi isolati

Quantità di moto totale e moto del centro di massa: primo e secondo teorema del centro di massa. Prima equazione cardinale della meccanica (dei sistemi).

Momento angolare di un sistema e sua relazione con il centro di massa: terzo teorema del centro di massa.  Seconda equazione cardinale della meccanica.

Sistemi isolati: conservazione della quantità di moto e del momento angolare; generalizzazione del terzo principio della dinamica.

Sistemi di forze parallele e baricentro.

Aspetti energetici legati alla dinamica dei sistemi: lavoro delle forze interne ed esterne; energia cinetica; energia potenziale di configurazione e di posizione. Teorema delle forze vive. Energia meccanica, energia propria ed energia interna.

Moto rispetto al centro di massa: teoremi di Konig per il momento angolare e l’energia cinetica

Sistemi di due corpi interagenti: massa ridotta, moto relativo.

 

Dinamica e statica del corpo rigido

Sistemi rigidi: definizione Cinematica del moto traslatorio, rotatorio e rototraslatorio.

Momento angolare di un corpo rigido e sue componenti. Momento d'inerzia. Teorema di Huygens-Steiner.

Dinamica rotazionale di un corpo rigido attorno ad un asse fisso: momento meccanico assiale, momento angolare assiale ed equazione del moto.

Carrucole; pendolo composto; pendolo a torsione

Teorema dell'impulso del momento assiale; conservazione del momento angolare assiale.

Assi di rotazione ed assi simmetria; assi permanenti di rotazione (cenni).

Energia cinetica di un corpo rigido; lavoro delle forze agenti su un sistema rigido.

Teorema di conservazione dell'energia meccanica e sua applicazione a sistemi rigidi liberi e vincolati. Derivazione, per via energetica, dell’equazione del moto di sistemi ad un solo grado di libertà.

Moto di rotolamento puro: ruolo delle forze d’attrito; dinamica ed aspetti energetici. Attrito volvente.

Statica del corpo rigido: equazioni fondamentali; composizione di forze applicate ad un corpo rigido. Energia potenziale e stabilità dell’equilibrio. Equilibrio di corpi rigidi vincolati; leve e carrucole.

 

Dinamica dell’urto

Urti: definizioni e generalità. Leggi di conservazione nei processi d’urto. Variazioni di energia cinetica associate al processo d'urto: urti elastici ed anelastici.

Urti centrali unidimensionali e nel piano. Urti obliqui.

Esplosioni e salti.

Urti coinvolgenti corpi rigidi vincolati: trasferimenti di impulso e momento angolare. Pendolo balistico

 

 

Materiale di consultabile per lo studio:

Teoria (con esercizi svolti + esercizi con soluzione proposti alla fine di ciascun capitolo):

1) Cap. 1-9 in: S. Focardi - I. Massa  - A. Uguzzoni: "Fisica Generale - Meccanica e Termodinamica", +  "Fisica Generale - Termodinamica e Fluidi", Casa Editrice Ambrosiana (seconda edizione, 2014)

2) Cap. 1-13 in: S. Rosati: "Fisica Generale - Meccanica, Acustica, Termologia, Termodinamica  e Teoria Cinetica dei Gas", Casa Editrice Ambrosiana (seconda edizione 1984, ristampa  2011)

3) Cap. 1-8 in: C. Mencuccini, V. Silvestrini: "Fisica -  Meccanica e Termodinamica con esempi ed esercizi", Casa Editrice Ambrosiana (prima edizione, 2016)

4) Altri testi utili:

    P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci: "FISICA  VOL 1 - Meccanica - Termodinamica", EDISES (seconda edizione)

    J. Walker: " Halliday- Resnick: Fondamenti di Fisica - Meccanica - Onde - Termodinamica -  Elettromagnetismo - Ottica", Casa Editrice Ambrosiana (settima edizione, 2015)

5) Altro materiale (prodotto da altri docenti) consultabile:

http://www.fondazioneocchialini.it/alumni/2011/lezioni/4%20Aprile%20Corso%20Fano%202011%20Prima%20Parte.pdf

http://www.dmf.unisalento.it/~panareo/Dispense_di_Fisica/Appunti.htm;

http://enrg55.ing2.uniroma1.it/download/187/testo.htm;

http://www.dicatech.poliba.it/index.php?id=80&idp=392&ruolo=#download

http://www.valentiniweb.com/piermo/meccanica/mat/Appunti_termodinamica%20(Tullio%20Papa).pdf

 

Raccolte di esercizi interamente svolti e/o con soluzione analitica:

1) Cap. 1-10 in: M. Villa, A. Uguzzoni: "Esercizi di Fisica -  Meccanica - Come risolvere i problemi", Casa Editrice Ambrosiana (prima edizione, 2018)

2) Cap. 1-7 in: S. Rosati, R. Casali: "Problemi Di Fisica Generale - Meccanica, Termodinamica, Teoria Cinetica Dei Gas", Casa Editrice Ambrosiana (seconda edizione, 1998)

3) Cap. 1-4 in: G. D'Arrigo, L. Mistura: "Problemi di fisica. Meccanica e termodinamica", Edizioni Kappa (terza edizione, 1997)

4) M. Fazio, P. Guazzoni: "Problemi di Fisica Generale -  Meccanica, Termodinamica, Acustica", Casa Editrice Ambrosiana (ristampa 1992)

5) Prove d'esame (Prof. G. Mancarella):  http://www.dmf.unisalento.it/~manca/fgen1/esercizi.pdf

6) Prove d'esame (prof. Cozzoli): https://www.unisalento.it/people/pantaleo.cozzoli/didattica/1099792018/materiale

 

TEORIA (con esercizi):

1) S. Focardi - I. Massa  - A. Uguzzoni: "Fisica Generale - Meccanica e Termodinamica", Casa Editrice Ambrosiana (seconda edizione, 2014)

2) S. Rosati: "Fisica Generale - Meccanica, Acustica, Termologia, Termodinamica  e Teoria Cinetica dei Gas", Casa Editrice Ambrosiana (seconda edizione 1984, ristampa  2011)

3) C. Mencuccini, V. Silvestrini: "Fisica -  Meccanica e Termodinamica con esempi ed esercizi", Casa Editrice Ambrosiana (prima edizione, 2016)

 

4) Altri testi utili:

    P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci: "FISICA  VOL 1 - Meccanica - Termodinamica", EDISES (seconda edizione)

    J. Walker: " Halliday- Resnick: Fondamenti di Fisica - Meccanica - Onde - Termodinamica -  Elettromagnetismo - Ottica", Casa Editrice Ambrosiana (settima edizione, 2015)

 

ESERCIZI (svolti, con richiami di teoria):

 

7) M. Villa, A. Uguzzoni: "Esercizi di Fisica -  Meccanica - Come risolvere i problemi", Casa Editrice Ambrosiana (prima edizione, 2018)

8)  G. D'Arrigo, L. Mistura: "Problemi di fisica. Meccanica e termodinamica", Edizioni Kappa (terza edizione, 1997)

9) S. Rosati, R. Casali: "Problemi Di Fisica Generale - Meccanica, Termodinamica, Teoria Cinetica Dei Gas", Casa Editrice Ambrosiana (seconda edizione, 1998)

10) M. Fazio, P. Guazzoni: "Problemi di Fisica Generale -  Meccanica, Termodinamica, Acustica", Casa Editrice Ambrosiana (ristampa 1992)

11) Prove d'esame risolte al link: https://www.unisalento.it/people/pantaleo.cozzoli/didattica/1099792018/materiale

 

 

FISICA GENERALE I (FIS/01)
FISICA II

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Per immatricolati nel 2017/2018

Anno accademico di erogazione 2018/2019

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 24/09/2018 al 21/12/2018)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

Prerequisiti - Si richiedono la conoscenza di nozioni di Analisi Matematica/Geometria 1 e di Analisi Matematica /Geometria 2 ed il superamento degli esami  di Analisi Matematica/Geometria 1 e di Fisica 1.

ll corso propone un'ampia e rigorosa panoramica dei concetti principali dell’elettromagnetismo classico, fornendo un approccio metodologico alla risoluzione dei relativi problemi. Allo scopo il programma è integrato da esercizi che permettono di comprendere le diversificate applicazioni delle nozioni teoriche proposte. Il corso esordisce con l’introduzione del concetto di “campo” in fisica, richiamando gli strumenti matematici necessari alla rappresentazione e caratterizzazione delle proprietà di campi vettoriali conservativi e solenoidali. Vengono fornite le nozioni di campo elettrico, potenziale elettrico e densità di energia del campo, per mezzo dei quali vengono analizzate le proprietà di sistemi di cariche statiche (distribuzioni di vario tipo, conduttori carichi in equilibrio, condensatori, dielettrici). Vengono trattati i fenomeni relativi al passaggio di corrente elettrica in conduttori ohmici e si forniscono gli strumenti per l’analisi di circuiti capacitivi in regime stazionario e quasi-stazionario. Si fornisce il concetto di campo di induzione magnetica e si descrivono le leggi che governano i fenomeni magnetostatici. Si tratta il fenomeno dell’induzione elettromagnetica e si analizzano le relazioni tra campi elettrici e magnetici nel dominio del tempo. Si effettua l’analisi di circuiti induttivi in regime stazionario e quasi-stazionario. Infine, dalle equazioni di Maxwell si deducono l’esistenza e le principali proprietà delle onde elettromagnetiche.

Risultati di apprendimento.

Dopo il corso lo studente dovrebbe dimostrare di:

 - Conoscere le equazioni di Maxwell in forma integrale e differenziale, avendone assimilato il significato, e dimostrarne l’applicazione alla descrizione ed interpretazione di sistemi e fenomeni elettrici e magnetici, sia statici che dinamici.

 - Saper determinare i campi elettrici e magnetici generati da differenti distribuzioni di cariche statiche ed in moto (correnti).

 - Saper analizzare gli effetti ed i fenomeni energetici connessi con l’esistenza di campi elettrici e magnetici.

 - Saper risolvere circuiti in corrente continua contenenti resistori, condensatori ed induttori, sia in regime stazionario che transiente nell’ipotesi di quasi-stazionarietà

 - Aver compreso l’origine e le caratteristiche principali delle onde elettromagnetiche.

Lezioni frontali alla lavagna (metodo tradizionale)

Modalità d'esame -  L’esame consiste in:

(1) una prova scritta (3-4 esercizi da svolgere in 3-3.5 ore (uno dei quesiti della prova scritta potrà richiedere l'esposizione di un argomento di teoria, tra quelli proposti durante il corso) ;

(2)  una prova orale (rivolta ad un'approfondita verifica della conoscenza delle nozioni teoriche).

Entrambe le prove sono obbligatorie. La validità della prova scritta, se superata positivamente, si estende al solo appello immediatamente successivo a quello in cui si è sostenuta la prova scritta, purchè il suddetto appello ricada entro la sessione d'esame. Per sostenere la prova scritta occorre prenotarsi presso l'apposito portale; non sono accettate prenotazioni via email. Durante la prova scritta sono consentiti solo l'uso di una calcolatrice scientifica, e la consultazione di tavole di derivate/integrali notevoli. Non è permessa la consultazione di testi o di appunti relativi agli argomenti del corso.

 

Tracce e soluzioni sintetiche di Prove Scritte di Fisica Generale 2 /Fisica 2 sono disponibili al link:

https://www.unisalento.it/people/pantaleo.cozzoli/didattica/954912016/materiale

 

 

Tracce e soluzioni sintetiche (aggiornate) di Prove Scritte di "Fisica Generale 2"/ "Fisica 2" sono disponibili al link:

https://www.unisalento.it/people/pantaleo.cozzoli/didattica/1058002017/materiale

Agli studenti del CdL in Ing. Industriale ed in Ingegneria Civile del III Anno e fuori corso:

Vi informo che, anche quest’anno accademico 2018/19, ho deciso di accordare agli studenti dei CdL in Ing. Industriale ed Ing. Civile, che hanno seguito il corso di Fisica Generale 2 nei due semestri precedenti o negli anni passati, ma che non hanno ancora superato l'esame,  la possibilità di sostenere le prove parziali in itinere (esoneri) che sono riservate agli studenti di Ing. Industriale del II anno (a cui il corso di Fisica II viene erogato nel semestre corrente). Ricordo che il superamento delle (due) prove scritte in itinere darà la possibilità di accedere direttamente alla prova orale, che dovrà però essere sostenuta necessariamente in occasione del primo  o del secondo appello della Sessione d’esame di Gennaio-Febbraio 2019.

Il primo esonero avrà luogo, orientativamente, alla fine del mese di novembre 2018.

Gli studenti potenzialmente interessati a sostenere gli esoneri sono pregati di darmene comunicazione via email, entro il giorno 30 ottobre 2018  fornendomi: NOME/COGNOME, NUMERO di MATRICOLA e contatto E-MAIL (se diverso da quello usato per l’invio del messaggio), indicando nell’oggetto della email: “ISCRIZIONE MAILING LIST  per ESONERI DI FISICA GENERALE 2 - Prof. Cozzoli

Il docente titolare dell'insegnamento (Prof. P. D. Cozzoli)

CAMPI VETTORIALI: GENERALITA'

Campi vettoriali e scalari: richiami e definizioni. Relazione fra i concetti di campo vettoriale, sorgente di campo, cariche/masse di prova, e forze del campo. Rappresentazione di un campo vettoriale mediante linee di flusso. Discontinuità di campo.

Integrale di linea di un campo vettoriale. Circuitazione. Campi conservativi: definizione e proprietà. Funzione potenziale e sue proprietà. Vettore gradiente sue proprietà. Superfici equipotenziali.

Vettore superficie orientata. Integrali di superficie: flusso di un campo vettoriale e relazione con le sue sorgenti. Campi solenoidali: definizione e proprietà.

Divergenza di un vettore: definizione e significato fisico. Teorema della divergenza  (o di Gauss-Green). Campi indivergenti. Rotore di un vettore: definizione e significato fisico. Teorema del rotore (o di Stokes). Campi irrotazionali. Potenziale vettore. Esempi di uso formale degli operatori differenziali.

Ricostruzione di un campo vettoriale a partire dalla conoscenza della divergenza e del rotore del campo (teorema di Helmholtz): esempi di campi caratterizzati da divergenza nulla, da rotore nullo, e da divergenza e rotore non nulli.

 

ELETTROSTATICA

Carica elettrica e legge di Coulomb. Introduzione all’elettrostatica. Proprietà della carica elettrica. Legge di conservazione della carica elettrica. Funzione densità di carica. Distribuzioni di carica discrete e continue. Legge di Coulomb. Principio di sovrapposizione degli effetti e sua applicazione alla determinazione analitica della forza scambiata fra sistemi discreti e continui di cariche (distribuite su segmenti, fili rettilinei, anelli, corone e settori circolari, dischi, piani, superfici sferiche, ed entro gusci sferici/cilindrici, volumi sferici e cilindrici).

Campo elettrico (statico). Campo elettrico: definizione, significato fisico e sua rappresentazione mediante linee di forza. Principio di sovrapposizione e sua applicazione alla determinazione analitica del campo elettrostatico generato da distribuzioni discrete e continue di cariche (distribuite su segmenti, fili rettilinei, anelli, corone e settori circolari, dischi, piani, superfici sferiche, ed entro gusci sferici/cilindrici, volumi sferici e cilindrici.)

Legge di Gauss. Flusso del vettore campo elettrico. Legge di Gauss. Verifica (derivazione) della legge di Gauss a partire dalla Legge di Coulomb. Applicazione della legge di Gauss al calcolo del campo elettrostatico generato da varie distribuzioni di carica continue con elevato grado di simmetria. Derivazione della legge di Coulomb dalla legge di Gauss. Discontinuità del campo elettrostatico. Formulazione differenziale della legge di Gauss (prima equazione di Maxwell per l’elettrostatica in forma locale)

Energia potenziale elettrostatica; potenziale  elettrico; energia del campo elettrico. Richiamo dei concetti di: lavoro di una forza, forze conservative, energia potenziale. Lavoro compiuto dal campo elettrostatico. Energia potenziale elettrostatica. Potenziale elettrostatico. Approccio generale alla determinazione del potenziale generato da sistemi discreti e continui di cariche. Conservatività del campo elettrostatico. Superfici equipotenziali.  Relazione tra potenziale e campo elettrostatico. Rappresentazione del campo elettrostatico mediante linee di forza e superfici equipotenziali. Conservazione dell’energia in presenza di forze elettrostatiche.

Energia potenziale elettrostatica di configurazione di distribuzioni discrete e continue di cariche. Auto-energia. Localizzazione dell’energia del campo elettrico. Energia di una carica puntiforme. Raggio classico dell’elettrone (cenni).

Formulazione differenziale della conservatività del campo elettrostatico (seconda equazione di Maxwell per l’elettrostatica in forma locale). Irrotazionalità del campo elettrostatico.

Equazioni di Poisson e Laplace per il potenziale elettrostatico. Soluzioni dell’equazione di Laplace: caratteristiche del potenziale elettrostatico come funzione armonica (teorema della "media").

Dipolo elettrico. Dipolo elettrico. Potenziale e del campo elettrostatico generati da un dipolo puntiforme. Energia potenziale di un dipolo puntiforme in un campo elettrostatico esterno. Relazione fra energia potenziale e momento meccanico di un dipolo in un campo elettrostatico esterno.

Analisi e determinazione delle forze agenti su un dipolo: rotazione e trascinamento in un campo elettrostatico esterno. Determinazione delle forze agenti su un dipolo a partire dalla conoscenza della sua energia potenziale. Determinazione dell’energia potenziale di un dipolo a partire dall’analisi delle forze agenti su di esso.

Sviluppo del potenziale in multipoli. Momento di dipolo di una distribuzione di carica (discreta o continua). Sviluppo del potenziale in serie di multipoli. Calcolo del potenziale (e campo) elettrostatico con l’approssimazione di dipolo.

Dielettrici. Materiali dielettrici polari ed apolari. Fenomenologia della polarizzazione. Carica di polarizzazione. Vettore densità di polarizzazione. Campo e potenziale prodotti dalla polarizzazione in dielettrici non omogenei: cariche superficiali e volumetriche equivalenti in un dielettrico polarizzato. Derivazione formale delle distribuzioni di carica equivalenti. Vettore spostamento elettrico. Dielettrici lineari ed isotropi. Costante dielettrica relativa. Suscettibilità dielettrica. Formulazione integrale e differenziale delle leggi dell'elettrostatica in presenza di dielettrici.  Energia potenziale elettrostatica in presenza di dielettrici. Condizioni di raccordo all’interfaccia fra due dielettrici.

Conduttori. Mezzi conduttori. Conduttori metallici e modello del gas elettronico. Induzione elettrostatica parziale e completa in conduttori metallici. Proprietà di conduttori metallici in equilibrio elettrostatico: potenziale e campo elettrostatico all’interno e sulla superficie (teorema di Coulomb); pressione elettrostatica agente sulla superficie di un conduttore in equilibrio; effetto delle “punte” e relative applicazioni. Proprietà di conduttori con cavità in equilibrio elettrostatico. Effetto schermo elettrostatico. Potenziale di terra come riferimento e relativa convenzione. Energia potenziale elettrostatica (lavoro di caricamento) di un conduttore isolato carico.

Capacità elettrica e condensatori. Capacità elettrica di conduttori isolati: definizione e calcolo. Capacità di sistemi di conduttori in configurazione di induzione parziale e completa.

 Condensatori: definizione. Calcolo della capacità di condensatori sferici, cilindrici e piani. Energia potenziale elettrostatica per sistemi di conduttori carichi. Lavoro di caricamento di un condensatore (energia elettrostatica immagazzinata). Collegamento di condensatori in serie ed in parallelo. Reti di condensatori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Energia immagazzinata in reti di condensatori.

 Effetto della polarizzazione sulla capacità di condensatori riempiti con dielettrici. Condensatori con dielettrici a carica costante e a differenza di potenziale costante. Reti di condensatori con dielettrici.

 

CORRENTI CONTINUE

Legge di Ohm, resistenza elettrica, forza elettromotrice. Corrente elettrica: definizione. Vettore densità di corrente. Correnti stazionarie (continue). Equazione di continuità. Meccanismo microscopico della conduzione elettrica: velocità di deriva. Legge di Ohm in forma locale ed integrale. Distribuzioni di carica statica in conduttori percorsi da corrente. Forza elettromotrice e sue proprietà; non-conservatività del campo elettromotore. Legge di Ohm generalizzata. Collegamenti di resistori in serie e parallelo. Reti di resistori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Bilancio energetico in circuiti puramente resistivi: potenza erogata da un generatore; potenza dissipata per effetto Joule.

Circuiti in corrente continua. Prima Legge di Kirchhoff e sua interpretazione sulla base dei bilancio energetico e della circuitazione del campo elettrico in circuiti resistivi in corrente continua. Seconda Legge di Kirchhoff. Approcci per la risoluzione di reti circuitali complesse a base di generatori e resistori in corrente continua.

Circuiti RC. Analisi di circuiti RC in regime stazionario.  Regime quasi-stazionario: generalità. Collegamento di resistenze e condensatori: analisi dei processi di carica e scarica in circuiti RC in regime quasi-stazionario, e relativo bilancio energetico.

 

MAGNETOSTATICA

Forza magnetica. Introduzione ai fenomeni magnetici. Forza magnetica agente su cariche in moto: Forza di Lorentz. Moto di cariche in campi magnetici. Applicazioni di campi magnetici ed elettrici combinati su particelle cariche: selettori di velocità e massa; effetto Hall. Forza magnetica agente su correnti: 2a Legge Elementare di Laplace. Principio di equivalenza di Ampere (parte I): momento meccanico agente su una spira percorsa da corrente in un campo magnetico; momento (di dipolo) magnetico di una spira. Energia potenziale di una spira in un campo magnetico.

Sorgenti di campi magnetici. Cariche in moto e correnti stazionarie come sorgenti di campi magnetostatici: 1a Legge Elementare di Laplace (o Legge di Biot-Savart). Relazione tra forze magnetostatiche e Terzo Principio della Dinamica. Calcolo del campo magnetostatico generato da differenti configurazioni di correnti: segmenti, spire, fili/strisce infiniti percorsi da corrente.

Principio di equivalenza di Ampere (parte II): campo magnetostatico prodotto da una spira percorsa da corrente; relazione fra momento magnetico della spira e campo magnetostatico generato a grande distanza (spira puntiforme).

 Flusso e circuitazione del campo magnetico. Legge di Gauss per il campo magnetostatico: formulazione integrale e differenziale (prima equazione di Maxwell per il campo magnetostatico). Circuitazione del campo magnetostatico generato da correnti stazionarie: Legge di Ampere in forma integrale e differenziale (seconda equazione di Maxwell per il campo magnetostatico) e suoi limiti di validità. Verifica della legge di Ampere a partire dalla 1a Legge Elementare di Laplace. Applicazione della legge di Ampere e della 2a  Legge di Laplace alla determinazione del campo magnetostatico generato da diverse configurazioni di correnti: solenoidi, toroidi, lamine estese, strisce.

 

INDUZIONE ELETTROMAGNETICA

Legge di Faraday-Henry-Neuman-Lenz. Induzione elettromagnetica: Legge di Faraday-Henry-Neuman-Lenz in forma integrale e differenziale (prima equazione di Maxwell per il caso non-stazionario) e convenzioni relative alla sua applicazione. Giustificazione energetica della legge di Lenz. Induzione elettromagnetica dovuta a campi magnetici variabili nel tempo. Induzione elettromagnetica su circuiti in movimento. Elettromagnetismo e relatività: cenni. Caratteristiche dei campi elettrici generati mediante il meccanismo dell’induzione elettromagnetica.

Legge di Ampere-Maxwell. Legge di Ampere-Maxwell (Legge di Ampere generalizzata) in forma integrale e differenziale (seconda equazione di Maxwell per il caso non-stazionario). Corrente di spostamento. Equazioni di Maxwell: riepilogo e concettualizzazione.

Autoinduzione. Flusso magnetico autoconcatenato ed autoinduzione. Coefficiente di autoinduzione (induttanza). Calcolo dell’induttanza di semplici dispositivi (bobine solenoidali e toroidali; cavi coassiali). Localizzazione dell’energia del campo magnetico. 

Circuiti RL. Bilancio energetico nei circuiti induttivi.  Analisi di circuiti LR in regime transiente (quasi stazionario): processi di "carica", apertura e "scarica".

 

ONDE ELETTROMAGNETICHE

Perturbazioni ondose: definizione. Equazione delle onde. Rappresentazione di onde progressive/regressive. Onde armoniche. Onde piane. Deduzione delle onde elettromagnetiche dalle equazioni di Maxwell. Caratteristiche delle onde elettromagnetiche: relazione fra campo elettrico e magnetico associati ad un'onda. Densità di energia di un'onda elettromagnetica.  Teorema di Poynting: cenni..

Sorgenti di onde elettromagnetiche: cenni. Trasmissione dei segnali, linee di trasmissione: cenni

Teoria

L. Guerriero: "Lezioni di Elettromagnetismo" (Adriatica Editore)

S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni: "Fisica Generale - Elettromagnetismo" (Casa Editrice Ambrosiana, Milano)

C. Mencuccini, V. Silvestrini: "Elettromagnetismo e Ottica" (Casa Editrice Ambrosiana)

 

Esercitazioni

- L. Mistura, N. Sacchetti: "PROBLEMI DI FISICA - Elettromagnetismo ed Ottica" (Edizioni KAPPA)

- C. Mencuccini, V. Silvestrini: "Esercizi di Fisica - Elettromagnetismo e Ottica" (Casa Editrice Ambrosiana)

- E. Borchi, R. Nicoletti: "Elettromagnetisimo -  Volume I : Elettricità" + "Elettromagnetismo - Volume II: Magnetismo" (Società Editrice Esculapio)

- B. Ghidini, F. Mitrotta: "Problemi di elettromagnetismo" (Adriatica Editrice, Bari)

- M. Nigro, C. Voci: "Problemi di Fisica Generale - Elettromagnetismo. Ottica" (Edizioni Libreria Cortina, Padova)

 

Tracce e soluzioni sintetiche (aggiornate) di Prove Scritte di "Fisica Generale 2"/ "Fisica 2" sono disponibili al link:

https://www.unisalento.it/people/pantaleo.cozzoli/didattica/1058002017/materiale

FISICA II (FIS/01)
FISICA GENERALE II

Corso di laurea INGEGNERIA CIVILE

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Per immatricolati nel 2016/2017

Anno accademico di erogazione 2017/2018

Anno di corso 2

Semestre Secondo Semestre (dal 01/03/2018 al 01/06/2018)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

Prerequisiti - Si richiede la conoscenza di nozioni di Analisi Matematica 1 e di Analisi Matematica 2 ed il superamento dell'esame di Fisica Generale 1.

ll corso propone un'ampia e rigorosa panoramica dei concetti principali dell’elettromagnetismo classico, fornendo un approccio metodologico alla risoluzione dei relativi problemi. Allo scopo il programma è integrato da esercizi che permettono di comprendere le diversificate applicazioni delle nozioni teoriche proposte. Il corso esordisce con l’introduzione del concetto di “campo” in fisica, richiamando gli strumenti matematici necessari alla rappresentazione e caratterizzazione delle proprietà di campi vettoriali conservativi e solenoidali. Vengono fornite le nozioni di campo elettrico, potenziale elettrico e densità di energia del campo, per mezzo dei quali vengono analizzate le proprietà di sistemi di cariche statiche (distribuzioni di vario tipo, conduttori carichi in equilibrio, condensatori, dielettrici). Vengono trattati i fenomeni relativi al passaggio di corrente elettrica in conduttori ohmici e si forniscono gli strumenti per l’analisi di circuiti capacitivi in regime stazionario e quasi-stazionario. Si fornisce il concetto di campo di induzione magnetica e si descrivono le leggi che governano i fenomeni magnetostatici. Si tratta il fenomeno dell’induzione elettromagnetica e si analizzano le relazioni tra campi elettrici e magnetici nel dominio del tempo. Si effettua l’analisi di circuiti induttivi in regime stazionario e quasi-stazionario. Infine, dalle equazioni di Maxwell si deducono l’esistenza e le principali proprietà delle onde elettromagnetiche.

Risultati di apprendimento.

Dopo il corso lo studente dovrebbe dimostrare di:

 - Conoscere le equazioni di Maxwell in forma integrale e differenziale, avendone assimilato il significato, e dimostrarne l’applicazione alla descrizione ed interpretazione di sistemi e fenomeni elettrici e magnetici, sia statici che dinamici.

 - Saper determinare i campi elettrici e magnetici generati da differenti distribuzioni di cariche statiche ed in moto (correnti).

 - Saper analizzare gli effetti ed i fenomeni energetici connessi con l’esistenza di campi elettrici e magnetici.

 - Saper risolvere circuiti in corrente continua contenenti resistori, condensatori ed induttori, sia in regime stazionario che transiente nell’ipotesi di quasi-stazionarietà

 - Aver compreso l’origine e le caratteristiche principali delle onde elettromagnetiche.

Lezioni frontali alla lavagna (metodo tradizionale)

Modalità d'esame -  L’esame consiste in:

(1) una prova scritta (3-4 esercizi da svolgere in 3-3.5 ore (uno dei quesiti della prova scritta potrà richiedere l'esposizione di un argomento di teoria, tra quelli proposti durante il corso) ;

(2)  una prova orale (rivolta ad un'approfondita verifica della conoscenza delle nozioni teoriche).

Entrambe le prove sono obbligatorie. La validità della prova scritta, se superata positivamente, si estende al solo appello immediatamente successivo a quello in cui si è sostenuta la prova scritta, purchè entro la sessione d'esame. Per sostenere la prova scritta occorre prenotarsi presso l'apposito portale; non sono accettate prenotazioni via email. Durante la prova scritta sono consentiti solo l'uso di una calcolatrice scientifica, e la consultazione di tavole di derivate/integrali notevoli. Non è permessa la consultazione di testi o di appunti relativi agli argomenti del corso.

 

Tracce e soluzioni sintetiche (aggiornate) di Prove Scritte di "Fisica Generale 2"/ "Fisica 2" sono disponibili al link:

https://www.unisalento.it/people/pantaleo.cozzoli/didattica/1058002017/materiale

Tracce e soluzioni sintetiche (aggiornate) di Prove Scritte di "Fisica Generale 2"/ "Fisica 2" sono disponibili al link:

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Agli studenti del CdL in Ing. Industriale ed in Ingegneria Civile del III Anno e fuori corso:

Vi informo che, anche quest’anno accademico 2018/19, ho deciso di accordare agli studenti dei CdL in Ing. Industriale ed Ing. Civile, che hanno seguito il corso di Fisica Generale 2 nei due semestri precedenti o negli anni passati, ma che non hanno ancora superato l'esame,  la possibilità di sostenere le prove parziali in itinere (esoneri) che sono riservate agli studenti di Ing. Industriale del II anno (a cui il corso di Fisica II viene erogato nel semestre corrente). Ricordo che il superamento delle (due) prove scritte in itinere darà la possibilità di accedere direttamente alla prova orale, che dovrà però essere sostenuta necessariamente in occasione del primo  o del secondo appello della Sessione d’esame di Gennaio-Febbraio 2019.

Il primo esonero avrà luogo, orientativamente, alla fine del mese di novembre 2018

Gli studenti potenzialmente interessati a sostenere gli esoneri sono pregati di darmene comunicazione via email, entro il giorno 30 ottobre 2018  fornendomi: NOME/COGNOME, NUMERO di MATRICOLA e contatto E-MAIL (se diverso da quello usato per l’invio del messaggio), indicando nell’oggetto della email: “ISCRIZIONE MAILING LIST  per ESONERI DI FISICA GENERALE 2 - Prof. Cozzoli

Il docente titolare dell'insegnamento (Prof. P. D. Cozzoli)

 

 

CAMPI VETTORIALI: GENERALITA'

Campi vettoriali e scalari: richiami e definizioni. Relazione fra i concetti di campo vettoriale, sorgente di campo, cariche/masse di prova, e forze del campo. Rappresentazione di un campo vettoriale mediante linee di flusso. Discontinuità di campo.

Integrale di linea di un campo vettoriale. Circuitazione. Campi conservativi: definizione e proprietà. Funzione potenziale e sue proprietà. Vettore gradiente sue proprietà. Superfici equipotenziali.

 Vettore superficie orientata. Integrali di superficie: flusso di un campo vettoriale e relazione con le sue sorgenti. Campi solenoidali: definizione e proprietà.

 Divergenza di un vettore: definizione e significato fisico. Teorema della divergenza  (o di Gauss-Green). Campi indivergenti. Rotore di un vettore: definizione e significato fisico. Teorema del rotore (o di Stokes). Campi irrotazionali. Potenziale vettore. Esempi di uso formale degli operatori differenziali.

Ricostruzione di un campo vettoriale a partire dalla conoscenza della divergenza e del rotore del campo (teorema di Helmholtz): esempi di campi caratterizzati da divergenza nulla, da rotore nullo, e da divergenza e rotore non nulli.

 

ELETTROSTATICA

Carica elettrica e legge di Coulomb. Introduzione all’elettrostatica. Proprietà della carica elettrica. Legge di conservazione della carica elettrica. Funzione densità di carica. Distribuzioni di carica discrete e continue. Legge di Coulomb. Principio di sovrapposizione degli effetti e sua applicazione alla determinazione analitica della forza scambiata fra sistemi discreti e continui di cariche (distribuite su segmenti, fili rettilinei, anelli, corone e settori circolari, dischi, piani, superfici sferiche, ed entro gusci sferici/cilindrici, volumi sferici e cilindrici).

Campo elettrico (statico). Campo elettrico: definizione, significato fisico e sua rappresentazione mediante linee di forza. Principio di sovrapposizione e sua applicazione alla determinazione analitica del campo elettrostatico generato da distribuzioni discrete e continue di cariche (distribuite su segmenti, fili rettilinei, anelli, corone e settori circolari, dischi, piani, superfici sferiche, ed entro gusci sferici/cilindrici, volumi sferici e cilindrici.)

Legge di Gauss. Flusso del vettore campo elettrico. Legge di Gauss. Verifica (derivazione) della legge di Gauss a partire dalla Legge di Coulomb. Applicazione della legge di Gauss al calcolo del campo elettrostatico generato da varie distribuzioni di carica continue con elevato grado di simmetria. Derivazione della legge di Coulomb dalla legge di Gauss. Discontinuità del campo elettrostatico. Formulazione differenziale della legge di Gauss (prima equazione di Maxwell per l’elettrostatica in forma locale)

Potenziale elettrostatico, energia del campo elettrostatico. Richiamo dei concetti di: lavoro di una forza, forze conservative, energia potenziale. Lavoro compiuto dal campo elettrostatico. Energia potenziale elettrostatica. Potenziale elettrostatico. Approccio generale alla determinazione del potenziale generato da sistemi discreti e continui di cariche. Conservatività del campo elettrostatico. Superfici equipotenziali.  Relazione tra potenziale e campo elettrostatico. Rappresentazione del campo elettrostatico mediante linee di forza e superfici equipotenziali. Conservazione dell’energia in presenza di forze elettrostatiche.

Energia potenziale elettrostatica di configurazione di distribuzioni discrete e continue di cariche. Auto-energia. Localizzazione dell’energia del campo elettrico. Energia di una carica puntiforme. Raggio classico dell’elettrone (cenni).

Formulazione differenziale della conservatività del campo elettrostatico (seconda equazione di Maxwell per l’elettrostatica in forma locale). Irrotazionalità del campo elettrostatico.

Equazioni di Poisson e Laplace per il potenziale elettrostatico. Soluzioni dell’equazione di Laplace: caratteristiche del potenziale elettrostatico come funzione armonica.

Dipolo elettrico. Dipolo elettrico. Potenziale e del campo elettrostatico generati da un dipolo puntiforme. Energia potenziale di un dipolo puntiforme in un campo elettrostatico esterno. Relazione fra energia potenziale e momento meccanico di un dipolo in un campo elettrostatico esterno.

Analisi e determinazione delle forze agenti su un dipolo: rotazione e trascinamento in un campo elettrostatico esterno. Determinazione delle forze agenti su un dipolo a partire dalla conoscenza della sua energia potenziale. Determinazione dell’energia potenziale di un dipolo a partire dall’analisi delle forze agenti su di esso.

Sviluppo del potenziale in multipoli. Momento di dipolo di una distribuzione di carica (discreta o continua). Sviluppo del potenziale in serie di multipoli. Calcolo del potenziale (e campo) elettrostatico con l’approssimazione di dipolo.

Dielettrici. Materiali dielettrici polari ed apolari. Fenomenologia della polarizzazione. Carica di polarizzazione. Vettore densità di polarizzazione. Campo e potenziale prodotti dalla polarizzazione in dielettrici non omogenei: cariche superficiali e volumetriche equivalenti in un dielettrico polarizzato. Derivazione formale delle distribuzioni di carica equivalenti. Vettore spostamento elettrico. Dielettrici lineari ed isotropi. Costante dielettrica relativa. Suscettibilità dielettrica. Formulazione integrale e differenziale delle leggi dell'elettrostatica in presenza di dielettrici.  Energia potenziale elettrostatica in presenza di dielettrici. Condizioni di raccordo all’interfaccia fra due dielettrici.

Conduttori. Conduttori ed isolanti. Induzione elettrostatica parziale e completa. Proprietà di conduttori metallici in equilibrio elettrostatico: potenziale e campo elettrostatico all’interno e sulla superficie (teorema di Coulomb); pressione elettrostatica agente sulla superficie di un conduttore in equilibrio; effetto delle “punte” e relative applicazioni. Proprietà di conduttori con cavità in equilibrio elettrostatico. Schermo elettrostatico. 

Capacità elettrica e condensatori. Capacità elettrostatica di conduttori isolati: definizione e calcolo. Capacità di sistemi di conduttori in configurazione di induzione parziale e completa.

 Condensatori: definizione. Calcolo della capacità di condensatori sferici, cilindrici e piani. Energia potenziale elettrostatica per sistemi di conduttori carichi. Lavoro di caricamento di un condensatore (energia elettrostatica immagazzinata). Collegamento di condensatori in serie ed in parallelo. Reti di condensatori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Energia immagazzinata in reti di condensatori.

 Effetto della polarizzazione sulla capacità di condensatori riempiti con dielettrici. Condensatori con dielettrici a carica costante e a differenza di potenziale costante.

Materiali dielettrici polari ed apolari. Fenomenologia della polarizzazione. Capacità e campo elettrostatico in condensatori riempiti con dielettrici. Carica di polarizzazione. Vettore densità di polarizzazione. Vettore spostamento elettrico. Formulazione delle leggi dell'elettrostatica in presenza di dielettrici. Condizioni di raccordo all'interfaccia fra due dielettrici. Reti di condensatori con dielettrici.

 

CORRENTI CONTINUE

Legge di Ohm, resistenza elettrica, forza elettromotrice. Corrente elettrica: definizione. Vettore densità di corrente. Correnti stazionarie (continue). Equazione di continuità. Meccanismo microscopico della conduzione elettrica: velocità di deriva. Legge di Ohm in forma locale ed integrale. Distribuzioni di carica statica in conduttori percorsi da corrente. Forza elettromotrice e sue proprietà; non-conservatività del campo elettromotore. Legge di Ohm generalizzata. Collegamenti di resistori in serie e parallelo. Reti di resistori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Bilancio energetico in circuiti puramente resistivi: potenza erogata da un generatore; potenza dissipata per effetto Joule.

Circuiti in corrente continua. Prima Legge di Kirchhoff e sua interpretazione sulla base dei bilancio energetico e della circuitazione del campo elettrico in circuiti resistivi in corrente continua. Seconda Legge di Kirchhoff. Approcci per la risoluzione di reti circuitali complesse a base di generatori e resistori in corrente continua.

Circuiti RC. Analisi di circuiti RC in regime stazionario.  Regime quasi-stazionario: generalità. Collegamento di resistenze e condensatori: analisi dei processi di carica e scarica in circuiti RC in regime quasi-stazionario, e relativo bilancio energetico.

 

MAGNETOSTATICA

Forza magnetica. Introduzione ai fenomeni magnetici. Forza magnetica agente su cariche in moto: Forza di Lorentz. Moto di cariche in campi magnetici. Applicazioni di campi magnetici ed elettrici combinati su particelle cariche: selettori di velocità e massa; effetto Hall. Forza magnetica agente su correnti: 2a Legge Elementare di Laplace. Principio di equivalenza di Ampere (parte I): momento meccanico agente su una spira percorsa da corrente in un campo magnetico; momento (di dipolo) magnetico di una spira. Energia potenziale di una spira in un campo magnetico.

Sorgenti di campi magnetici. Cariche in moto e correnti stazionarie come sorgenti di campi magnetostatici: 1a Legge Elementare di Laplace (o Legge di Biot-Savart). Relazione tra forze magnetostatiche e Terzo Principio della Dinamica. Calcolo del campo magnetostatico generato da differenti configurazioni di correnti: segmenti, spire, fili/strisce infiniti percorsi da corrente.

Principio di equivalenza di Ampere (parte II): campo magnetostatico prodotto da una spira percorsa da corrente; relazione fra momento magnetico della spira e campo magnetostatico generato a grande distanza (spira puntiforme).

 Flusso e circuitazione del campo magnetico. Legge di Gauss per il campo magnetostatico: formulazione integrale e differenziale (prima equazione di Maxwell per il campo magnetostatico). Circuitazione del campo magnetostatico generato da correnti stazionarie: Legge di Ampere in forma integrale e differenziale (seconda equazione di Maxwell per il campo magnetostatico) e suoi limiti di validità. Verifica della legge di Ampere a partire dalla 1a Legge Elementare di Laplace. Applicazione della legge di Ampere e della 2a  Legge di Laplace alla determinazione del campo magnetostatico generato da diverse configurazioni di correnti: solenoidi, toroidi, lamine estese, strisce.

 

INDUZIONE ELETTROMAGNETICA

Legge di Faraday-Henry-Neuman-Lenz. Induzione elettromagnetica: Legge di Faraday-Henry-Neuman-Lenz in forma integrale e differenziale (prima equazione di Maxwell per il caso non-stazionario) e convenzioni relative alla sua applicazione. Giustificazione energetica della legge di Lenz. Induzione elettromagnetica dovuta a campi magnetici variabili nel tempo. Induzione elettromagnetica su circuiti in movimento. Elettromagnetismo e relatività: cenni. Caratteristiche dei campi elettrici generati mediante il meccanismo dell’induzione elettromagnetica.

Legge di Ampere-Maxwell. Legge di Ampere-Maxwell (Legge di Ampere generalizzata) in forma integrale e differenziale (seconda equazione di Maxwell per il caso non-stazionario). Corrente di spostamento. Equazioni di Maxwell: riepilogo e concettualizzazione.

Autoinduzione. Flusso magnetico autoconcatenato ed autoinduzione. Coefficiente di autoinduzione (induttanza). Calcolo dell’induttanza di semplici dispositivi (bobine solenoidali e toroidali; cavi coassiali). Localizzazione dell’energia del campo magnetico. 

Circuiti RL. Bilancio energetico nei circuiti induttivi.  Analisi di circuiti LR in regime stazionario ed in regime transiente (quasi stazionario): processi di "carica", apertura e "scarica". Analisi di circuiti RLC in regime stazionario.

 

ONDE ELETTROMAGNETICHE

Perturbazioni ondose: definizione. Equazione delle onde. Rappresentazione di onde progressive/regressive. Onde armoniche. Onde piane. Deduzione delle onde elettromagnetiche dalle equazioni di Maxwell. Caratteristiche delle onde elettromagnetiche: relazione fra campo elettrico e magnetico associati ad un'onda. Densità di energia di un'onda elettromagnetica.  Teorema di Poynting: cenni..

Sorgenti di onde elettromagnetiche: cenni. Trasmissione dei segnali, linee di trasmissione: cenni

Teoria

L. Guerriero: Lezioni di Elettromagnetismo (Adriatica Editore)

S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni: Fisica Generale - Elettromagnetismo (Casa Editrice Ambrosiana, Milano)

C. Mencuccini, V. Silvestrini: Elettromagnetismo ' Ottica (Liguori Editore)

Esercitazioni

- L. Mistura, N. Sacchetti PROBLEMI DI FISICA -Elettromagnetismo ed Ottica (Edizioni KAPPA)

- B. Ghidini, F. Mitrotta: Problemi di elettromagnetismo (Adriatica Editrice, Bari)

- M. Nigro, C. Voci: Problemi di Fisica Generale - Elettromagnetismo. Ottica (Edizioni Libreria Cortina, Padova)

 

Tracce e soluzioni sintetiche (aggiornate) di Prove Scritte di "Fisica Generale 2"/ "Fisica 2" sono disponibili al link:

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FISICA GENERALE II (FIS/01)
FISICA GENERALE II

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Per immatricolati nel 2016/2017

Anno accademico di erogazione 2017/2018

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 25/09/2017 al 22/12/2017)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce

Prerequisiti - Si richiede la conoscenza di nozioni di Analisi Matematica 1 e di Analisi Matematica 2 ed il superamento dell'esame di Fisica Generale 1.

Il corso propone un'ampia e rigorosa panoramica dei concetti principali dell’elettromagnetismo classico, fornendo un approccio metodologico alla risoluzione dei relativi problemi. Allo scopo il programma è integrato da esercizi che permettono di comprendere le diversificate applicazioni delle nozioni teoriche proposte. Il corso esordisce con l’introduzione del concetto di “campo” in fisica, richiamando gli strumenti matermatici necessari alla rappresentazione e caratterizzazione delle proprietà di campi vettoriali conservativi e solenoidali. Vengono fornite le nozioni di campo elettrico, potenziale elettrico e densità di energia del campo, per mezzo dei quali vengono analizzate le proprietà di sistemi di cariche statiche (distribuzioni di vario tipo, conduttori carichi in equilibrio, condensatori, dielettrici). Vengono trattati i fenomeni relativi al passaggio di corrente elettrica in conduttori ohmici e si forniscono gli strumenti per l’analisi di circuiti capacitivi in regime stazionario e quasi-stazionario. Si fornisce il concetto di campo di induzione magnetica e si descrivono le leggi che governano i fenomeni magnetostatici. Si tratta il fenomeno dell’induzione elettromagnetica e si analizzano le relazioni tra campi elettrici e magnetici nel dominio del tempo. Si effettua l’analisi di circuiti induttivi in regime stazionario e quasi-stazionario. Infine, dalle equazioni di Maxwell si deducono l’esistenza e le principali proprietà delle onde elettromagnetiche.

Risultati di apprendimento.

Dopo il corso lo studente dovrebbe dimostrare di:

 - Conoscere le equazioni di Maxwell in forma integrale e differenziale, avendone assimilato il significato, e dimostrarne l’applicazione alla descrizione ed interpretazione di sistemi e fenomeni elettrici e magnetici, sia statici che dinamici.

 - Saper determinare i campi elettrici e magnetici generati da differenti distribuzioni di cariche statiche ed in moto (correnti).

 - Saper analizzare gli effetti ed i fenomeni energetici connessi con l’esistenza di campi elettrici e magnetici.

 - Saper risolvere circuiti in corrente continua contenenti resistori, condensatori ed induttori, sia in regime stazionario che transiente nell’ipotesi di quasi-stazionarietà

 - Aver compreso l’origine e le caratteristiche principali delle onde elettromagnetiche.

Lezioni frontali (metodo tradizionale)

Modalità d'esame -  L’esame consiste in:

(1) una prova scritta (3-4 esercizi da svolgere in 3-3.5 ore (uno dei quesiti della prova scritta potrà richiedere l'esposizione di un argomento di teoria, tra quelli proposti durante il corso) ;

(2)  una prova orale (rivolta ad un'approfondita verifica della conoscenza delle nozioni teoriche).

Entrambe le prove sono obbligatorie. La validità della prova scritta, se superata positivamente, si estende al solo appello immediatamente successivo a quello in cui si è sostenuta la prova scritta, purchè entro la sessione d'esame. Per sostenere la prova scritta occorre prenotarsi presso l'apposito portale; non sono accettate prenotazioni via email. Durante la prova scritta sono consentiti solo l'uso di una calcolatrice scientifica, e la consultazione di tavole di derivate/integrali notevoli. Non è permessa la consultazione di testi o di appunti relativi agli argomenti del corso.

Tracce e soluzioni sintetiche (aggiornate) di Prove Scritte di "Fisica Generale 2"/ "Fisica 2" sono disponibili al link:

https://www.unisalento.it/people/pantaleo.cozzoli/didattica/1058002017/materiale

Agli studenti del CdL in Ing. Industriale ed in Ingegneria Civile del III Anno e fuori corso:

Vi informo che, anche quest’anno accademico 2018/19, ho deciso di accordare agli studenti dei CdL in Ing. Industriale ed Ing. Civile, che hanno seguito il corso di Fisica Generale 2 nei due semestri precedenti o negli anni passati, ma che non hanno ancora superato l'esame,  la possibilità di sostenere le prove parziali in itinere (esoneri) che sono riservate agli studenti di Ing. Industriale del II anno (a cui il corso di Fisica II viene erogato nel semestre corrente). Ricordo che il superamento delle (due) prove scritte in itinere darà la possibilità di accedere direttamente alla prova orale, che dovrà però essere sostenuta necessariamente in occasione del primo  o del secondo appello della Sessione d’esame di Gennaio-Febbraio 2019.

Il primo esonero avrà luogo, orientativamente, alla fine del mese di novembre 2018.

Gli studenti potenzialmente interessati a sostenere gli esoneri sono pregati di darmene comunicazione via email, entro il giorno 30 ottobre 2018  fornendomi: NOME/COGNOME, NUMERO di MATRICOLA e contatto E-MAIL (se diverso da quello usato per l’invio del messaggio), indicando nell’oggetto della email: “ISCRIZIONE MAILING LIST  per ESONERI DI FISICA GENERALE 2 - Prof. Cozzoli

Il docente titolare dell'insegnamento (Prof. P. D. Cozzoli)

 

 

 

Campi vettoriali: generalità

Campi vettoriali e scalari: richiami e definizioni. Relazione fra i concetti di campo vettoriale, sorgente di campo, cariche/masse di prova, e forze del campo. Rappresentazione di un campo vettoriale mediante linee di flusso. Discontinuità di campo.

  Integrale di linea di un campo vettoriale. Circuitazione. Campi conservativi: definizione e proprietà. Funzione potenziale e sue proprietà. Vettore gradiente sue proprietà. Superfici equipotenziali.

 Vettore superficie orientata. Integrali di superficie: flusso di un campo vettoriale e relazione con le sue sorgenti. Campi solenoidali: definizione e proprietà.

  Divergenza di un vettore: definizione e significato fisico. Teorema della divergenza  (o di Gauss-Green). Campi indivergenti. Rotore di un vettore: definizione e significato fisico. Teorema del rotore (o di Stokes). Campi irrotazionali. Potenziale vettore. Esempi di uso formale degli operatori differenziali.

   Ricostruzione di un campo vettoriale a partire dalla conoscenza della divergenza e del rotore del campo (teorema di Helmholtz): esempi di campi caratterizzati da divergenza nulla, da rotore nullo, e da divergenza e rotore non nulli.

 

Elettrostatica

 Carica elettrica e legge di Coulomb. Introduzione all’elettrostatica. Proprietà della carica elettrica. Legge di conservazione della carica elettrica. Funzione densità di carica. Distribuzioni di carica discrete e continue. Legge di Coulomb. Principio di sovrapposizione degli effetti e sua applicazione alla determinazione analitica della forza scambiata fra sistemi discreti e continui di cariche (distribuite su segmenti, fili rettilinei, anelli, corone e settori circolari, dischi, piani, superfici sferiche, ed entro gusci sferici/cilindrici, volumi sferici e cilindrici).

 Campo elettrico (statico). Campo elettrico: definizione, significato fisico e sua rappresentazione mediante linee di forza. Principio di sovrapposizione e sua applicazione alla determinazione analitica del campo elettrostatico generato da distribuzioni discrete e continue di cariche (distribuite su segmenti, fili rettilinei, anelli, corone e settori circolari, dischi, piani, superfici sferiche, ed entro gusci sferici/cilindrici, volumi sferici e cilindrici.)

 Legge di Gauss. Flusso del vettore campo elettrico. Legge di Gauss. Verifica (derivazione) della legge di Gauss a partire dalla Legge di Coulomb. Applicazione della legge di Gauss al calcolo del campo elettrostatico generato da varie distribuzioni di carica continue con elevato grado di simmetria. Derivazione della legge di Coulomb dalla legge di Gauss. Discontinuità del campo elettrostatico. Formulazione differenziale della legge di Gauss (prima equazione di Maxwell per l’elettrostatica in forma locale)

 Potenziale elettrostatico, energia del campo elettrostatico. Richiamo dei concetti di: lavoro di una forza, forze conservative, energia potenziale. Lavoro compiuto dal campo elettrostatico. Energia potenziale elettrostatica. Potenziale elettrostatico. Approccio generale alla determinazione del potenziale generato da sistemi discreti e continui di cariche. Conservatività del campo elettrostatico. Superfici equipotenziali.  Relazione tra potenziale e campo elettrostatico. Rappresentazione del campo elettrostatico mediante linee di forza e superfici equipotenziali. Conservazione dell’energia in presenza di forze elettrostatiche.

  Energia potenziale elettrostatica di configurazione di distribuzioni discrete e continue di cariche. Auto-energia. Localizzazione dell’energia del campo elettrico. Energia di una carica puntiforme. Raggio classico dell’elettrone (cenni).

  Formulazione differenziale della conservatività del campo elettrostatico (seconda equazione di Maxwell per l’elettrostatica in forma locale). Irrotazionalità del campo elettrostatico.

  Equazioni di Poisson e Laplace per il potenziale elettrostatico. Soluzioni dell’equazione di Laplace: caratteristiche del potenziale elettrostatico come funzione armonica.

 Dipolo elettrico. Dipolo elettrico. Potenziale e del campo elettrostatico generati da un dipolo puntiforme. Energia potenziale di un dipolo puntiforme in un campo elettrostatico esterno. Relazione fra energia potenziale e momento meccanico di un dipolo in un campo elettrostatico esterno.

Analisi e determinazione delle forze agenti su un dipolo: rotazione e trascinamento in un campo elettrostatico esterno. Determinazione delle forze agenti su un dipolo a partire dalla conoscenza della sua energia potenziale. Determinazione dell’energia potenziale di un dipolo a partire dall’analisi delle forze agenti su di esso.

 Sviluppo del potenziale in multipoli. Momento di dipolo di una distribuzione di carica (discreta o continua). Sviluppo del potenziale in serie di multipoli. Calcolo del potenziale (e campo) elettrostatico con l’approssimazione di dipolo.

   Dielettrici. Materiali dielettrici polari ed apolari. Fenomenologia della polarizzazione. Carica di polarizzazione. Vettore densità di polarizzazione. Campo e potenziale prodotti dalla polarizzazione in dielettrici non omogenei: cariche superficiali e volumetriche equivalenti in un dielettrico polarizzato. Derivazione formale delle distribuzioni di carica equivalenti. Vettore spostamento elettrico. Dielettrici lineari ed isotropi. Costante dielettrica relativa. Suscettibilità dielettrica.

  Formulazione integrale e differenziale delle leggi dell'elettrostatica in presenza di dielettrici.

Energia potenziale elettrostatica in presenza di dielettrici. Condizioni di raccordo all’interfaccia fra due dielettrici.

  Conduttori. Conduttori ed isolanti. Induzione elettrostatica parziale e completa. Proprietà di conduttori metallici in equilibrio elettrostatico: potenziale e campo elettrostatico all’interno e sulla superficie (teorema di Coulomb); pressione elettrostatica agente sulla superficie di un conduttore in equilibrio; effetto delle “punte” e relative applicazioni. Proprietà di conduttori con cavità in equilibrio elettrostatico. Schermo elettrostatico. 

  Capacità elettrica e condensatori. Capacità elettrostatica di conduttori isolati: definizione e calcolo. Capacità di sistemi di conduttori in configurazione di induzione parziale e completa. Coefficienti di capacità e di induzione. Simmetria dei coefficienti di induzione (cenni).

  Condensatori: definizione. Calcolo della capacità di condensatori sferici, cilindrici e piani. Energia potenziale elettrostatica per sistemi di conduttori carichi. Lavoro di caricamento di un condensatore (energia elettrostatica immagazzinata). Collegamento di condensatori in serie ed in parallelo. Reti di condensatori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Energia immagazzinata in reti di condensatori.

  Effetto della polarizzazione sulla capacità di condensatori riempiti con dielettrici. Condensatori con dielettrici a carica costante e a differenza di potenziale costante.

 

Correnti continue

  Legge di Ohm, resistenza elettrica, forza elettromotrice. Corrente elettrica: definizione. Vettore densità di corrente. Correnti stazionarie (continue). Equazione di continuità. Meccanismo microscopico della conduzione elettrica: velocità di deriva. Legge di Ohm in forma locale ed integrale. Distribuzioni di carica statica in conduttori percorsi da corrente. Forza elettromotrice e sue proprietà. Non-conservatività del campo elettromotore. Legge di Ohm generalizzata. Collegamento di resistenze. Reti di condensatori non riconducibili a collegamenti in serie e/o parallelo. Bilancio energetico in circuiti puramente resistivi: potenza erogata da un generatore; potenza dissipata per effetto Joule

 Circuiti in corrente continua. Prima Legge di Kirchhoff e sua interpretazione sulla base dei bilancio energetico e della circuitazione del campo elettrico in circuiti resistivi in corrente continua. Seconda Legge di Kirchhoff. Approcci per la risoluzione di reti circuitali complesse a base di generatori e resistori in corrente continua.

  Circuiti RC. Analisi di circuiti RC in regime stazionario. Regime quasi-stazionario: generalità. Collegamento di resistenze e condensatori: analisi dei processi di carica e scarica in circuiti RC in regime quasi-stazionario, e relativo bilancio energetico.

 

Magnetostatica

  Forza magnetica. Introduzione ai fenomeni magnetici. Forza magnetica agente su cariche in moto: Forza di Lorentz. Moto di cariche in campi magnetici. Applicazioni di campi magnetici ed elettrici combinati su particelle cariche: selettori di velocità e massa; effetto Hall. Forza magnetica agente su correnti: 2a Legge Elementare di Laplace. Principio di equivalenza di Ampere (parte I): momento meccanico agente su una spira percorsa da corrente in un campo magnetico; momento (di dipolo) magnetico di una spira. Energia potenziale di una spira in un campo magnetico.

 Sorgenti di campi magnetici. Cariche in moto e correnti stazionarie come sorgenti di campi magnetostatici: 1a Legge Elementare di Laplace (o Legge di Biot-Savart). Relazione tra forze magnetostatiche e Terzo Principio della Dinamica. Calcolo del campo magnetostatico generato da differenti configurazioni di correnti: segmenti, spire, fili/strisce infiniti percorsi da corrente.

Principio di equivalenza di Ampere (parte II): campo magnetostatico prodotto da una spira percorsa da corrente; relazione fra momento magnetico della spira e campo magnetostatico generato a grande distanza (spira puntiforme).

  Flusso e circuitazione del campo magnetico. Legge di Gauss per il campo magnetostatico: formulazione integrale e differenziale (prima equazione di Maxwell per il campo magnetostatico). Circuitazione del campo magnetostatico generato da correnti stazionarie: Legge di Ampere in forma integrale e differenziale (seconda equazione di Maxwell per il campo magnetostatico) e suoi limiti di validità. Verifica della legge di Ampere a partire dalla 1a Legge Elementare di Laplace. Applicazione della legge di Ampere e della 2a  Legge di Laplace alla determinazione del campo magnetostatico generato da diverse configurazioni di correnti: solenoidi, toroidi, lamine estese, strisce.

 

Induzione elettromagnetica

 Legge di Faraday-Henry-Neuman-Lenz. Induzione elettromagnetica: Legge di Faraday-Henry-Neuman-Lenz in forma integrale e differenziale (prima equazione di Maxwell per il caso non-stazionario) e convenzioni relative alla sua applicazione. Giustificazione energetica della legge di Lenz. Induzione elettromagnetica dovuta a campi magnetici variabili nel tempo. Induzione elettromagnetica su circuiti in movimento. Elettromagnetismo e relatività: cenni. Caratteristiche dei campi elettrici generati mediante il meccanismo dell’induzione elettromagnetica.

  Legge di Ampere-Maxwell. Legge di Ampere-Maxwell (Legge di Ampere generalizzata) in forma integrale e differenziale (seconda equazione di Maxwell per il caso non-stazionario). Corrente di spostamento. Equazioni di Maxwell: riepilogo e concettualizzazione.

  Autoinduzione. Flusso magnetico autoconcatenato ed autoinduzione. Coefficiente di autoinduzione (induttanza). Calcolo dell’induttanza di semplici dispositivi (bobine solenoidali e toroidali; cavi coassiali). Localizzazione dell’energia del campo magnetico.

  Circuiti RL. Bilancio energetico nei circuiti induttivi.  Analisi di circuiti LR in regime stazionario ed in regime transiente (quasi stazionario): processi di "carica", apertura e "scarica". Analisi di circuiti RLC in regime stazionario.

 

Onde elettromagnetiche

 Perturbazioni ondose: definizione. Equazione d’onda. Onde progressive/regressive. Onde armoniche. Onde piane. Polarizzazione. Deduzione delle onde elettromagnetiche dalle equazioni di Maxwell. Caratteristiche delle onde elettromagnetiche: relazione fra campo elettrico, campo magnetico e direzione di propagazione di un’onda elettromagnetica. Densità di energia di un’onda elettromagnetica. Teorema di Poynting: cenni.

Sorgenti di onde elettromagnetiche: cenni. Trasmissione dei segnali, linee di trasmissione: cenni

Teoria

L. Guerriero: Lezioni di Elettromagnetismo (Adriatica Editore)

S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni: Fisica Generale - Elettromagnetismo (Casa Editrice Ambrosiana, Milano)

C. Mencuccini, V. Silvestrini: Elettromagnetismo ' Ottica (Liguori Editore)

Esercitazioni

- L. Mistura, N. Sacchetti PROBLEMI DI FISICA -Elettromagnetismo ed Ottica (Edizioni KAPPA)

- B. Ghidini, F. Mitrotta: Problemi di elettromagnetismo (Adriatica Editrice, Bari)

- M. Nigro, C. Voci: Problemi di Fisica Generale - Elettromagnetismo. Ottica (Edizioni Libreria Cortina, Padova)

 

Tracce e soluzioni sintetiche (aggiornate) di Prove Scritte di "Fisica Generale 2"/ "Fisica 2" sono disponibili al link:

https://www.unisalento.it/people/pantaleo.cozzoli/didattica/1058002017/materiale

 

FISICA GENERALE II (FIS/01)
FISICA GENERALE II

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 81.0

Per immatricolati nel 2015/2016

Anno accademico di erogazione 2016/2017

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 26/09/2016 al 22/12/2016)

Lingua ITALIANO

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Brindisi

FISICA GENERALE II (FIS/01)
FISICA GENERALE II

Corso di laurea INGEGNERIA INDUSTRIALE

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 0.0

Per immatricolati nel 2014/2015

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Anno di corso 2

Semestre Primo Semestre (dal 21/09/2015 al 18/12/2015)

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede BRINDISI

FISICA GENERALE II (FIS/01)
FISICA GENERALE II

Corso di laurea INGEGNERIA CIVILE

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 0.0

Per immatricolati nel 2014/2015

Anno accademico di erogazione 2015/2016

Anno di corso 2

Semestre Secondo Semestre (dal 29/02/2016 al 03/06/2016)

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce - Università degli Studi

FISICA GENERALE II (FIS/01)
FISICA GENERALE II

Corso di laurea INGEGNERIA CIVILE

Settore Scientifico Disciplinare FIS/01

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 9.0

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 0.0

Per immatricolati nel 2013/2014

Anno accademico di erogazione 2014/2015

Anno di corso 2

Semestre Secondo Semestre (dal 02/03/2015 al 06/06/2015)

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Sede Lecce - Università degli Studi

FISICA GENERALE II (FIS/01)

Pubblicazioni

H-index = 47,>9500citazioni (numero medio di citazioni per articolo citato = 80.73 alla data del 9 Febbraio 2021, secondo ISI WEB of SCIENCE al link:

http://www.researcherid.com/rid/J-3973-2014

H-index = 47, >9790 citazioni (numero medio di citazioni per articolo citato= 79.40) alla data del 9 Febbraio 2021, secondo SCOPUS al link:

http://www.scopus.com/authid/detail.url?authorId=6602540627

H-index = 51, 11037 citazioni (numero medio di citazioni per articolo citato= 95.97) alla data del 9 Febbraio 2021, secondo GOOGLE SCHOLAR al link:

http://scholar.google.it/citations?user=ovq_pwkAAAAJ

 

 

List of Publications/Patents 

 

128) C. Nobile, P.D. Cozzoli,

“Colloidal Approaches to Colloidal Nanocrystal Heterostructures Based on Metal and Metal-Oxide Materials”,

Nanomaterials 2022, 12 (10), 1729.

(http://dx.doi.org/10.3390/nano12101729)

 

127) R. Scarfiello, E. Mazzotta, D. Altamura, C. Nobile, R. Mastria, S. Rella, C. Giannini, P.D. Cozzoli, A. Rizzo, C. Malitesta

“An Insight into Chemistry and Structure of Colloidal 2D-WS2 Nanoflakes: Combined XPS and XRD Study”

Nanomaterials 2021, 11 (8), 1969

(http://dx.doi.org/10.3390/nano11081969)

 

126) R. Mastria, A. Loiudice, J. Vávra, C. Nobile, R. Scarfiello, P. D. Cozzoli, A. Kovtun, A. Liscio, N. Sestu, D. Marongiu, F. Cuochi, R. Buonsanti, M. Saba, A. Calzolari, A. Rizzo

“Photoluminescence Emission Induced by Localized States in Halide Passivated Colloidal Two-Dimensional WS2 Nanoflakes”

J. Mater. Chem. C 2021, 9 (7), 2398-2407

(http://dx.doi.org/10.1039/D0TC05285J)

 

125) R. Mastria, A. Loiudice, J. Vávra, C. Nobile, R. Scarfiello, P.D. Cozzoli, N. Sestu, D. Marongiu, F. Cuochi, R. Buonsanti, M. Saba, A. Calzolari, A. Rizzo

“Photoluminescence Emission Induced by Localized States in Halide Passivated Colloidal Two-Dimensional WS2 Nanoflakes”

ChemRxiv 2019 (preprint)

(http://dx.doi.org/10.26434/chemrxiv.8948831)

 

124) R. Mastria, R. Scarfiello, D. Altamura, C. Giannini, A. Liscio, A. Kovtun, G. V. Biano, G. Bruno, V. Grillo, A. H. Tavabi, R. E. Dunin-Borkowski, C. Nobile, A. Cola, P. D. Cozzoli, S. Gambino, A. Rizzo

“In-plane Aligned Colloidal 2D WS2 Nanoflakes for Solution-Processable Thin Films with High Planar Conductivity”

ScientificReports 2019, 9 (1), 9002

(http://dx.doi.org/10.1038/s41598-019-45192-1)

 

123) R. Scarfiello, A. Cesari, D. Altamura, S. Masi, C. Nobile, F. Balzano, C. Giannini, V. Grillo, A. H. Tavabi, R. E. Dunin-Borkowski, G. Uccello-Barretta, P. D. Cozzoli,  A. Rizzo

Mechanistic insight into the formation of colloidal WS2 nanoflakes in hot alkylamine media”

Nanoscale Advances 2019, 1 (7), 2772-2782

(http://dx.doi.org/10.1039/C9NA00279K)

 

122) P. D. Cozzoli, C. Nobile

“Colloidal Oxide-Based Heterostructured Nanocrystals”, Chapter 13 in: “Colloidal Metal Oxide Nanoparticles -  Synthesis, Characterization and Applications“, S. Thomas, A. T. Sunny, P. Velayudhan Eds., Elsevier, Oct. 2019; SBN (hardcover): 9780128133576

(http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-813357-6.00016-4)

(INVITED BOOK CHAPTER)

 

128) P. D. Cozzoli, C. Nobile

 “Colloidal Oxide-Based Heterostructured Nanocrystals”, Chapter 13 in: “Colloidal Metal Oxide Nanoparticles -  Synthesis, Characterization and Applications“, pp. 401-470;  S. Thomas, A. T. Sunny, P. Velayudhan Eds., Elsevier, 2020 (published online: Oct. 2019) ISBN: 978-0-12-813357-6 (Book DOI: 10.1016/C2016-0-03725-7)

DOI: 10.1016/B978-0-12-813357-6.00016-4  

Codice ISI: WOS:000541757800014

Codice Scopus: n/a

 

 

121) F. Vita, C, Innocenti, A. Secchi, F. Albertini, V. Grillo, A. Fiore, P. D. Cozzoli, C. de Juliàn Fernàndez

“Colloidal Au/Iron Oxide Nanocrystal Heterostructures: Magnetic, Plasmonic and Magnetic Hyperthermia Properties”

Journal of Materials Chemistry C 2018, 6 (45), 12329-12340

(http://dx.doi.org/10.1039/C8TC01788C)

 

120) S. Masi, R. Mastria, R. Scarfiello, S. Carallo, C. Nobile, S. Gambino, T. Sibillano, C. Giannini, S. Colella, A. Listorti, P. D. Cozzoli, A. Rizzo

“Room-temperature processed films of colloidal carved rod-shaped nanocrystals of reduced tungsten oxide as interlayers for perovskite solar cells”

Physical Chemistry Chemical Physics 2018, 20 (16) 11396-11404

(http://dx.doi.org/10.1039/C8CP00645H)

 

119) R. Iacobellis, R. Giannuzzi, R. Grisorio, A. Qualtieri, R. Scarfiello, G. Mannino, P. D. Cozzoli, G. P. Suranna, L. De Marco

“Tailoring the Nanostructure of TiO2 Photoanodes for Efficient Co(II)/Co(III)-Mediated Dye-Sensitized Solar Cells”

Advanced Sustainable Systems 2017, 1 (12) 1700098

(http://dx.doi.org/10.1002/adsu.201700098)

 

118) R. Giannuzzi, R. Scarfiello, T. Sibillano, C. Nobile, V. Grillo, C. Giannini, P. D. Cozzoli, M. Manca

“From capacitance-controlled to diffusion-controlled electrochromism in one-dimensional shape-tailored tungsten oxide nanocrystals"

Nano Energy  2017, 41, 634-645

(http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2017.09.058)

 

117) P. Pattathil, R. Scarfiello, R. Giannuzzi, G. Veramonti, T. Sibillano, A. Qualtieri, C. Giannini, P. D. Cozzoli, M. Manca

“Near Infrared Selective Dynamic Windows Controlled by Charge Transfer Impedance at the Counter Electrode"

Nanoscale 2016, 8 (48), 20056-20065

(http://dx.doi.org/10.1039/c6nr07221f)

 

116) R. Scarfiello, C. Nobile, P. D. Cozzoli

“Colloidal Magnetic Heterostructured Nanocrystals with Asymmetric Topologies: Seeded-Growth Synthetic Routes and Formation Mechanisms"

Frontiers in Materials 2016, 3, 56

(http://dx.doi.org/10.3389/fmats.2016.00056)

 

115) R. Caliandro, T. Sibillano, B. D. Belviso, R. Scarfiello, J. C. Hanson, E. Dooryhee, M. Manca, P. D. Cozzoli, C. Giannini

“Static and dynamical structural investigations of metal-oxide nanocrystals by powder X-ray diffraction: colloidal tungsten oxide as a case of study"

ChemPhysChem 2016, 17 (5), 699-709

(http://dx.doi.org/10.1002/cphc.201501175)

 

114) R. Caliandro, T. Sibillano, B. D. Belviso, R. Scarfiello, J. C. Hanson, E. Dooryhee, M. Manca, P. D. Cozzoli, C. Giannini

“Static and dynamical structural investigations of metal-oxide nanocrystals by powder X-ray diffraction: colloidal tungsten oxide as a case of study"

ChemPhysChem 2016, 17 (5), 699-709

(http://dx.doi.org/10.1002/cphc.201501175)

 

113) A. Giuri, S. Rella, C. Malitesta, S. Colella, A. Listorti, G. Gigli, A. Rizzo, P. D. Cozzoli, M. R. Acocella, G. Guerra, C. Esposito Corcione

“Synthesis of Reduced Graphite Oxide By a Novel Gree Process based on UV Irradiation”

Science of Advanced Materials 2015, 7 (11), 2445-2451

(http://dx.doi.org/10.1166/sam.2015.2472)

 

112) M. Cesaria, A. P. Caricato, A. Taurino, V. Resta, M. R. Belviso, P. D. Cozzoli, M. Martino

“Matrix-Assisted Pulsed Laser deposition of Pd Nanoparticles: The Role of Solvent:”

Science of Advanced Materials 2015, 7 (11), 2388-2400

(http://dx.doi.org/10.1166/sam.2015.2661)

 

111) I. C. Lekshmi, C. Nobile, R. Buonsanti, P. D. Cozzoli, G. Maruccio

“Spin filter effect in iron oxide nanocrystal arrays”

Journal of the Indian Chemical Society 2015, 92 (5) 739-742

 

110) M. P. Pileni, N. Pinna, P. D. Cozzoli

"Self-assembled supracrystals and hetero-structures made from colloidal nanocrystals" 

CrystEngComm. 2014, 16 (40), 9365-9367

(http://dx.doi.org/10.1039/C4CE90127D)

(INVITED EDITORIAL for a SPECIAL ISSUE)

 

109) A. Loiudiuce, G. Grancini, A. Taurino, M. Corricelli, M. R. Belviso, M. Striccoli, A. Agostiano, M. L. Curri, A. Petrozza, P. D. Cozzoli, A. Rizzo, G. Gigli

“Three-Dimensional Self-Assembly of Networked Branched TiO2 Nanocrystal Scaffolds for Efficient Room-Temperature Processed Depleted Bulk Heterojunction Solar Cells”

ACS Applied Materials & Interfaces 2014, 6 (7), 5026–5033

(http://dx.doi.org/10.1021/am00110x)

 

108) B. F. Scremin, M. R. Belviso, D. Altamura, C. Giannini, P. D. Cozzoli

“Comparative Raman study of Organic-free and surfactant-capped rod-shaped anatase TiO2 nanorods”

Science of Advanced Materials 2014, 6 (5), 923-932

(http://dx.doi.org/10.1166/sam.2014.1856)

 

107) A. P. Caricato, V. Arima, M. Catalano, M. Cesaria, P. D. Cozzoli, M. Martino, A. Taurino, R. Rella, R. Scarfiello, T. Tunno

”MAPLE deposition of nanomaterials”

Applied Surface Science 2014, 302, 92-98

(http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.11.031)

 

106) A. Loiudice, A. Rizzo,  M. Corricelli, M. L. Curri, M. R. Belviso, P. D. Cozzoli, G. Grancini, A. Petrozza,  G. Gigli

“Room-Temperature Treatments for All-Inorganic Nanocrystal Solar Cell Devices ”

Thin Solid Films 2014, 560, 44-48

(http://dx.doi.org/10.1016/j.tsf.2013.10.156)

 

105) M. Manca, L. De Marco, R. Giannuzzi, R. Agosta, C. Dwivedi, A. Qualtieri, P. D. Cozzoli, V. Dutta, G. Gigli

“TiO2 nanorods-based photoelectrodes for dye solar cells with tunable morphological features"

Thin Solid Films 2014, 568, 122-130

(http://dx.doi.org/10.1016/j.tsf.2013.10.155)

 

104) C. Giansante, L. Carbone, C. Giannini, D. Altamura, Z.  Ameer; G. Maruccio; A. Loiudice; M. R Belviso, P. D. Cozzoli, A. Rizzo; G. Gigli

“Surface Chemistry of Arenethiolate-Capped PbS Quantum Dots and Application as Colloidally Stable Photovoltaic Ink”

Thin Solid Films 2014, 560, 2-9

(http://dx.doi.org/10.1016/j.tsf.2013.10.060)

 

103) R. Carzino, F. Pignatelli, D. Farina, B. Torre, M. Scotto, L. Marini, G. Bertoni, G. Caputo, P. D. Cozzoli, A. Diaspro, A. Athanassiou

“Laser-induced disaggregation of TiO2 nanofillers for uniform nanocomposites"

Nanotechnology 2014, 25 (12), 125702 

(http://dx.doi.org/10.1088/0957-4484/25/12/125702)

 

102) R. Giannuzzi, M. Manca, L. De Marco, M. R. Belviso, A. Cannavale, T. Sibillano, C. Giannini, P. D. Cozzoli, G. Gigli

“Ultrathin TiO2(B) nanorods with Superior Lithium-Ion Storage Performance”

ACS Applied Materials & Interfaces 2014, 6 (3), 1933–1943

(http://dx.doi.org/10.1021/am4049833)

 

101)  A. Milionis, D. Fragouli, L. Martiradonna, G. C. Anyfantis, P. D. Cozzoli, I. S. Bayer,  A. Athanassiou

“Spatially Controlled Surface Energy Traps on Superhydrophobic Surfaces”

ACS Applied Materials & Interfaces 2014, 6 (2) 1036-1043

(http://dx.doi.org/10.1021/am404565a)

 

100) C. Parisi, F. Gervaso, F. Scalera, S. K. Padmanabhan, C. Nobile, P. D. Cozzoli, L. Di Silvio, A. Sannino

“Influence of the precipitation temperature on properties of nanohydroxyapatite powder for the fabrication of highly porous bone scaffolds”

Key Engineering Materials 2014, 587, 27-32

(http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.587.27

 

99) I. C. Lekshmi,  C. Nobile, R. Rinaldi, P. D. Cozzoli, G. Maruccio “Assembly of Iron Oxide Nanocrystal Superstructures”

Science of Advanced Materials 2013, 5 (12), 2015-2020

(http://dx.doi.org/10.1166/sam.2013.1702)

 

98) Y. Xie, L. Carbone, C. Nobile, V. Grillo, S. D'Agostino, F. Della Sala, C. Giannini, D. Altamura, C. Oelsner, C. Kryschi, P. D. Cozzoli

"Metallic-Like Stoichiometric Copper Sulfide Nanocrystals: Phase- and Shape-Selective Synthesis, Near-Infrared Surface Plasmon Resonance Properties and Their Modeling"

ACS Nano 2013, 7 (8), 7352-7369

(http://dx.doi.org/10.1021/nn403035s)

 

97) N. Patra, M. Salerno, P. D. Cozzoli, A. Athanassiou

“Surfactant-induced thermomechanical and morphological changes in TiO2-polystyrene nanocomposites”

Journal of Colloids and Interface Science 2013, 405, 103–108 (http://dx.doi.org/10.1016/j.jcis.2013.04.053)

 

96) C. Giansante, L. Carbone, C. Giannini, D. Altamura, Z. Ameer, G. Maruccio, A. Loiudice, M. R. Belviso, P. D. Cozzoli, A. Rizzo, G. Gigli

"Colloidal Arenethiolate-Capped PbS Quantum Dots: Optoelectronic Properties, Self-Assembly and Application in Solution-Cast Photovoltaics"

Journal of Physical Chemistry C 2013, 117 (25), 13305–13317 (http://dx.doi.org/10.1021/jp403066q)

 

95) S. Vezzoli, S. Shojaii, S. Cialdi, D. Cipriani, F. Castelli, M. G. A. Paris, L. Carbone, P. D. Cozzoli, E. Giacobino, A. Bramati

“An ensemble-based method to assess the quality of a sample of nanocrystals as single photon emitters”

Optics Communications 2013, 300, 215-219 (http://dx.doi.org/10.1016/j.optcom.2013.03.020)

 

94) L. De Marco, M. Manca, R. Giannuzzi, M. R. Belviso, P. D. Cozzoli, G. Gigli

“Shape-tailored TiO2 nanocrystals with synergic peculiarities as building blocks for highly efficient multi-stack dye solar cells”

Energy & Environmental Science 2013, 6 (6), 1791-1795

(http://dx.doi.org/10.1039/C3EE24345A)

 

93) A. Loiudice, A. Rizzo,  G. Grancini,  M. Biasiucci,  M. R. Belviso, M. Corricelli, M. L. Curri, M. Striccoli, A. Agostiano,  P. D. Cozzoli,  A. Petrozza,  G. Lanzani, G. Gigli

“Fabrication of flexible all-inorganic nanocrystal solar cell by room-temperature processing”

Energy & Environmental Science 2013, 6 (5), 1565-1572 (http://dx.doi.org/10.1039/C3EE23928D)

 

92) F. Pisanello; G. Leménager; L. Martiradonna; L. Carbone; S. Vezzoli, P. Desfonds, P. D. Cozzoli, E. Giacobino, J.-P. Hermier; R. Cingolani, R. De Vittorio, A. Bramati

“Non-blinking, single-photon generation with anisotropic colloidal nanocrystals: towards room-temperature, efficient, colloidal quantum sources”

Advanced Materials 2013, 25 (4), 1974-1980

(http://dx.doi.org/10.1002/adma.201203171)

 

91) R. Agosta, R. Giannuzzi, L. De Marco, M. Manca, M. R. Belviso, P. D. Cozzoli, G. Gigli

“Electrochemical Assessment of the Band-Edge Positioning in Shape-Tailored TiO2-Nanorod-Based Photoelectrodes for Dye Solar Cells”

J. Phys. Chem. C 2013, 117 (6), 2574–2583

(http://dx.doi.org/10.1021/jp304607f)

 

90) F. Pineider, C. de Julián Fernández, V. Videtta,  E. Carlino, A. al Hourani, F. Wilhelm,  A. Rogalev,  P. D. Cozzoli, P. Ghigna, C. Sangregorio

“Spin-polarization transfer in colloidal magnetic-plasmonic Au/iron oxide hetero-nanocrystals”

ACS Nano 2013, 7 (1), 857–866

(http://dx.doi.org/10.1021/nn305459m)

 

89) A. Milionis, L. Martiradonna, G. C. Anyfantis, P. D. Cozzoli, I. S. Bayer, D. Fragouli, A. Athanassiou

Control of the water adhesion on hydrophobic micropillars by spray coating technique

Colloid & Polymer Science 2013, 291 (2), 401-407

(http://dx.doi.org/10.1007/s00396-012-2752-5)

 

88) D. Altamura, V. Holý, D. Siliqi, I. C. Lekshmi, C. Nobile, G. Maruccio, P. D. Cozzoli, L. Fan, F. Gozzo, C. Giannini

Exploiting GISAXS for the Study of a 3D Ordered Superlattice of Self-Assembled Colloidal Iron Oxide Nanocrystals

Crystal Growth & Design 2012, 12 (11), 5505–5512

(http://dx.doi.org/10.1021/cg3010739)

 

87) D. Lorenzo, G. Bertoni, C. Innocenti, G. C. Anyfantis, P. D. Cozzoli, R. Cingolani, A. Athanassiou  

“Formation and magnetic manipulation of periodically aligned microchains in thin plastic membranes

Journal of Applied Physics 2012, 112 (8), 083927  

(http://dx.doi.org/10.1063/1.4759328)

                                                                                                   

86) F. Villafiorita-Monteleone, E. Mele, G. Caputo, F. Spano, S. Girardo, P. D. Cozzoli, D. Pisignano, R. Cingolani, D. Fragouli, A. Athanassiou

“Optically controlled liquid flow in initially prohibited elastomeric nanocomposite micro-paths”

RSC Advances 2012, 2 (25), 9543-9550

(http://dx.doi.org/10.1039/c2ra20573d)

 

85) N. Patra, M. Salerno, P. D. Cozzoli, A. C. Barone, L. Ceseracciu,  F. Pignatelli, R. Carzino, L. Marini, A. Athanassiou

“Thermal and mechanical characterization of poly(methyl methacrylate) nanocomposites filled with TiO2 nanorods”,

Composites Part B: Engineering 2012, 43 (8), 3114–3119

(http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesb.2012.04.028)

 

84) M. G. Manera, A. Colombelli, R. Rella, A. Caricato, P. D. Cozzoli, M. Martino, L. Vasanelli

“TiO2 brookite nanostructured thin layer on magneto-optical surface plasmon resonance transductor for gas sensing applications”

Journal of Applied Physics 2012, 112 (5), 053524

(http://dx.doi.org/10.1063/1.4751347)

 

83) A. Kostopoulou, F. Thetiot, I. Tsiaoussis, M. Androulidaki, P. D. Cozzoli, A. Lappas

“Colloidal Anisotropic ZnO-Fe@FexOy Nanoarchitectures with Interface-Mediated Exchange-Bias and Band-Edge Ultraviolet Fluorescence”

Chemistry of Materials 2012, 24 (14), 2722–2732

(http://dx.doi.org/10.1021/cm3008182)

 

82) P. Calcagnile, D. Fragouli, I. S. Bayer, G. C. Anyfantis, L. Martiradonna, P. D. Cozzoli, R. Cingolani, A. Athanassiou

“Magnetically Driven Floating Foams for the Removal of Oil Contaminants from Water”

ACS Nano 2012, 6 (6), 5413–5419

(http://dx.doi.org/10.1021/nn3012948)

 

81) A. Loiudice, A. Rizzo, L. De Marco, M. R. Belviso, G. Caputo, P. D. Cozzoli, G. GigliOrganic Photovoltaic Devices with Colloidal TiO2 Nanorods as Key Functional Components” Physical Chemistry Chemical Physics 2012, 14 (11), 3987-3995

 (http://dx.doi.org/10.1039/C2CP23971J)

 

80) M. G. Manera, A. Taurino, M. Catalano, R. Rella, A. P. Caricato, R. Buonsanti, P. D. Cozzoli, M. Martino

Enhancement of the optically activated NO2 gas sensing response of brookite TiO2 nanorods/nanoparticles thin films deposited by matrix-assisted pulsed-laser evaporation”

Sensors and Actuators B: Chemical 2012, 161 (1), 869-879

(http://dx.doi.org/10.1016/j.snb.2011.11.051)

 

79) F. Villafiorita-Monteleone, E. Mele, P. D. Cozzoli, D. Pisignano, R. Cingolani, D. Fragouli, A. Athanassiou

Spontaneous liquid flow in microfluidic systems by UV irradiation of the hybrid polymer/TiO2 nanorods channels

Technical Proceedings of the 2011 NSTI Nanotechnology Conference and Expo, NSTI-Nanotech 2011,1, pp. 608-611

 

78) F. Villafiorita-Monteleone, G. Canale, G. Caputo, P.D. Cozzoli, R. Cingolani, D. Fragouli, A. Athanassiou

Layer by layer control of wettability in nanocomposite films

Technical Proceedings of the 2011 NSTI Nanotechnology Conference and Expo, NSTI-Nanotech 2011,1, pp. 616-619

 

77) R. Buonsanti, E. Carlino, C. Giannini, D. Altamura, L. De Marco, R. Giannuzzi, M. Manca, G. Gigli, P. D. Cozzoli

“Hyperbranched TiO2 Nanocrystals: Nonhydrolytic Synthesis, Growth Mechanism and Exploitation in Dye-Sensitized Solar Cells”

Journal of the American Chemical Society 2011, 133 (47), 19216–19239

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76) M. Baghbanzadeh, L. Carbone, P. D. Cozzoli, C.O Kappe

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75) Lekshmi, I. C.; Buonsanti, R.; Nobile, C.; Rinaldi, R.; Cozzoli, P. D.; Maruccio, G.

“Tunneling Magnetoresistance with Sign Inversion in Junctions Based on Iron Oxide Nanocrystal Superlattices”

ACS Nano 2011, 5 (3) 1731-1738

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74) Caricato, A.P.; Belviso, M.R.; Catalano, M. Cesaria, M.; Cozzoli, P.D.; Luches, A.; Manera, M.G.; Martino, M.; Rella, R.; Taurino, A.

“Study of titania nanorod films deposited by matrix-assisted pulsed laser evaporation as a function of laser fluence”

Applied Physics A: Materials Science & Processing 2011, 105 (3), 605-610

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73) Levy, M.; Quarta, A.; Espinosa, A.; Figuerola,, A.; Wilhelm, C; García-Hernández, M.;  Genovese, A.; Falqui, A.; Alloyeau, D.; Buonsanti, R.; Cozzoli, P.D.;  García, M. A.;  Gazeau, F.; Pellegrino, T.

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Chemistry of Materials 2011, 23 (18), 4170–4180

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72) De Marco, L.; Manca, M.; Buonsanti, R.; Giannuzzi, R.; Malara, F.; Pareo, P.; Martiradonna, L.; Giancaspro, N. M.; Cozzoli, P. D.; Gigli, G. “

High-quality photoelectrodes based on shape-tailored TiO2 nanocrystals for dye-sensitized solar cells”

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71) Caricato, A.P.; Buonsanti, R.;. Catalano, M.; Cesaria, M.; Cozzoli, P.D.; Luches A.; Manera, M.G.; Martino, M.; Taurino, A.; Rella, R.

“Films of brookite TiO2 nanorods/nanoparticles deposited by matrix-assisted pulsed laser evaporation as NO2 gas-sensing layers”

Applied Physics A: Materials Science & Processing 2011, 104 (3) 963-968

(http://dx.doi.org/10.1007/s00339-011-6462-5)

 

70) Villafiorita Monteleone, F.; Canale, C.; Caputo, G.; Cozzoli, P.D.; Cingolani, R.; Fragouli, D.; Athanassiou, A.

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69) N. Patra, M. Salerno, M. Malerba, P. D. Cozzoli, A. Athanassiou

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68) Carbone, L.; Cozzoli, P. D.

“Colloidal Heterostructured Nanocrystals: Synthesis and Growth Mechanisms”

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67) Villafiorita Monteleone, F.; Caputo, G.; Canale, C.; Cozzoli, P.D.;  Fragouli, D.; Cingolani, R.; Athanassiou, A.

“Light-Controlled Directional Liquid Drop Movement on TiO2 Nanorods-Based Nanocomposite Photopatterns” Langmuir 2010, 26 (23), 18557-18563         

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66) Athanassiou, A.; Cingolani, R.; Caputo, G.; Cortese, B.;  Gigli, G.; Nobile, C.; Cozzoli, P. D.

Reversible wettability of hybrid organic/inorganic surfaces of systems upon light irradiation/storage cycles”

International Journal of Nanomanufacturing 2010, 6 (1-4), 312-323

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65) De Caro, L.; Carlino, E.; Caputo, G.; Cozzoli, P. D.; Giannini, C.

Electron diffractive imaging of oxygen atoms in nanocrystals at sub-ångström resolution”

Nature Nanotechnology 2010, 5 (5) 360-365

(http://dx.doi.org/10.1038/nnano.2010.55)

 

64) Pignatelli, F.; Carzino, R.; Salerno, M.; Scotto, M.; Canale, C.; Distaso, M.; Rizzi, F.; Caputo, G.; Cozzoli, P. D.; Cingolani, R.; Athanassiou, A.

“Directional enhancement of refractive index and tunable wettability of polymeric coatings due to preferential dispersion of colloidal TiO2 nanorods towards their surface"

Thin Solid Films 2010, 518 (15), 4425-4431  

(http://dx.doi.org/10.1016/j.tsf.2010.01.041)

 

63) Fragouli, D.; Buonsanti, R.; Bertoni, G.; Sangregorio, C.; Innocenti, C.;  Falqui, A.; Gatteschi, D.; Cozzoli, P. D.; Athanassiou, A.; Cingolani, R.

“Dynamical formation of spatially localized arrays of aligned nanowires in plastic films with magnetic anisotropy”

ACS Nano 2010, 4 (4), 1873–1878

(http://dx.doi.org/10.1021/nn901597a)

 

62) Buonsanti, R.; Grillo, V.; Carlino, E.; Giannini, C.; Gozzo, F.; Garcia-Hernandez, M.; Garcia, M. A.; Cingolani, R.; Cozzoli, P. D.

“Architectural Control of Seeded-Grown Magnetic−Semicondutor Iron Oxide−TiO2 Nanorod Heterostructures: The Role of Seeds in Topology Selection”

Journal of the American Chemical Society 2010, 132 (7), 2437–2464

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61) Petkov, V.; Cozzoli, P. D.; Buonsanti, R.; Cingolani, R.; Ren, Y.

“Size, Shape and Internal Atomic Ordering of Nanocrystals by Atomic Pair Distribution Functions: A Comparative Study of γ-Fe2O3 Nanosized Spheres and Tetrapods”

Journal of the American Chemical Society 2009, 131 (40), 14264–14266

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60) Di Corato, R.; Piacenza, P.; Musarò, M.; Buonsanti, R.; Cozzoli, P. D.; Zambianchi, M.; Barbarella, G.; Cingolani, R.; Manna, L. Pellegrino, T.

Magnetic-Fluorescent Colloidal Nano-Beads: Preparation and Exploitation in Cell Separation Experiments” 

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59) Placido, T.;  Comparelli, R.; Giannici, F.; Cozzoli, P. D.; Capitani, G.; Striccoli, M.; Agostiano, A.; Curri, M. L.

“Photochemical Synthesis of Water-Soluble Gold Nanorods: The Role of Silver Ions in Assisting  Anisotropic Growth”

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58) Deka, S.; Falqui, A.; Bertoni, G.; Sangregorio, C.; Poneti, G.; Morello, G.; De Giorgi, M.; Giannini, C.; Cingolani, Manna, L.; Cozzoli, P. D.

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Journal of the American Chemical Society 2009, 131 (35), 12817-12828

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57) Caputo, G.; Cingolani, R.; Cozzoli, P. D.; Athanassiou, A.

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56) Buonsanti, R.; Snoeck, E.; Giannini, C.; Gozzo, F.; Garcia-Hernandez, M.; Garcia, M. A.; Cingolani, R.; Cozzoli, P. D.

“Colloidal semiconductor-magnetic heterostructures based on iron-oxide-functionalized brookite TiO2 nanorods”

Physical Chemistry Chemical Physics 2009, 11 (19) 3680-3691 (published in a special issue entitled "Metal Oxide Nanostructures: Synthesis, Properties, and Applications")

(http://dx.doi.org/10.1039/B821964h)

 

55) Caputo, G.; Cortese, B.; Nobile, C.; Salerno, M.; Cingolani, R.; Gigli, G., Cozzoli, P. D.; Athanassiou, A.

“Reversibly light-switchable wettability of hybrid organic/inorganic surfaces with dual micro/nano-scale roughness”

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54) Patra, N.; Barone, A. C.; Salerno, M.; Caputo, G.; Cozzoli, D.; Athanassiou, A.

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(http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.67.209)

 

53) Casavola, M.; Falqui, A.; Garcia, M. A.; Garcia-Hernandez M.; Giannini, C.; Cingolani, R.; Cozzoli, P. D.

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52) Buonsanti, R.; Grillo, V.; Carlino, E.; Giannini, C.; Kipp, T., Cingolani, R.; Cozzoli, P. D.

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51) Morello, G.; Anni, M.; Cozzoli, P. D.; Manna, L.; Cingolani, R.; De Giorgi, M.

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50)  Corti, M.; Lascialfari, A.; Micotti, E.; Castellano, A.; Donativi, M.; Quarta, A.; Cozzoli, P.D.;  Manna, L.; Pellegrino, T.; Sangregorio, C.

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49) Caputo, G.; Nobile, C.; Buonsanti, R.; Kipp, T.; Manna, L.; Cingolani, R.; Cozzoli, P. D.; Athanassiou, A.

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48)  Figuerola, A.; Fiore, A.; Di Corato, R.;  Falqui, A.; Giannini,C.; Micotti, E.; Lascialfari, A.;  Corti, M.;  Cingolani, R.;  Pellegrino, T.; Cozzoli, P. D.;  Manna, L.

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Journal of the American Chemical Society 2008,  130 (4), 1477-1487

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46) Caputo, G.; Nobile, C.; Kipp, T.; Blasi, L.; Grillo, V.; Carlino, E.; Manna, L.;  Cingolani, R.;  Cozzoli, P.D.; Athanassiou, A.

"Reversible Wettability Changes in Colloidal TiO2 Nanorod Thin Film Coatings under Selective UV Laser Irradiation"

Journal of  Physical  Chemistry  C 2008, 112 (3), 701-714

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43) Morello, G.; Anni, M.; Cozzoli, P. D.; Manna, L.; Cingolani, R.; De Giorgi, M.

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41) Morello, G.; Anni, M.; Cozzoli, P. D.; Manna, L.; Cingolani, R.; De Giorgi, M.

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(http://dx.doi.org/10.1002/smll.200500373)

 

29) Cozzoli, P. D.; Manna, L.

"Tips on growing nanocrystals"

Nature Materials 2005, 4, 901-902 (New & Views)

(http://dx.doi.org/10.1038/nmat1518)

 

28) Cozzoli, P. D.; Curri, M. L.; Agostiano, A.

“Efficient Charge storage in photoexcited TiO2 nanorod-noble metal nanoparticle composite systems”

Chemical Communications 2005, (25), 3186-3188

(http://dx.doi.org/10.1039/b503774c)

 

27) Cozzoli, P. D.; Manna, L.; Curri, M. L.; Kudera, S.; Giannini, C.; Striccoli, M.; Agostiano, A.

”Shape and phase control of colloidal ZnSe nanocrystals”

Chemistry of Materials 2005, 17 (6), 1296-1306.

(http://dx.doi.org/10.1021/cm047874v)

 

26) Cozzoli, P. D.; Kornowski, A.; Weller, H.

“Colloidal synthesis of organic-capped ZnO nanocrystals via a sequential reduction-oxidation reaction”

Journal of Physical Chemistry B 2005, 109 (7), 2638-2644.

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25)  Petrella; A.; Tamborra, M.; Curri, M. L.; Cosma, P.; Striccoli; M.; Cozzoli, P. D.; Agostiano, A.

“Colloidal TiO2 Nanocrystals/MEH-PPV Nanocomposites: Photo(electro)chemical Study”

Journal of Physical Chemistry B 2005, 109 (4), 1554-1562.

(http://dx.doi.org/10.1021/jp046597c)

 

24) Cozzoli, P. D.; Fanizza, E.; Curri, M. L.; Laub, D.; Agostiano, A.

“Low-Dimensional Chainlike Assemblies of TiO2 Nanorod-Stabilized Au Nanoparticles”

Chemical Communications 2005, (7),  942-944.

(http://dx.doi.org/10.1039/b415466e)

 

23) Manera, M. G.; Cozzoli, P. D.;  Curri, M. L.; Leo, G.; Rella, R.; Agostiano, A.; Vasanelli, L.

“TiO2 nanocrystal films for sensing applications based on surface plasmon resonance”

Synthetic Metals 2005, 148 (1), 25-29.

(http://dx.doi.org/10.1016/j.synthmet.2004.09.005)

 

22) Comparelli, R.; Fanizza, E.; Curri, M. L.; Cozzoli, P. D.;  Mascolo, G.; Passino, R.; Agostiano, A.

“Photocatalytic degradation of azo dyes by organic-capped anatase TiO2 nanocrystals immobilized onto substrates”

Applied Catalysis B: Environmental 2005, 55 (2), 81-91.

(http://dx.doi.org/10.1016/j.apcatb.2004.07.011)

 

21) Ingrosso, C.; Petrella, A.; Curri, M. L.; Striccoli, M.; Cosma, P.; Cozzoli, P. D.; Agostiano, A.

“Photoelectrochemical properties of Zn(II)phthalocyanine/ZnO nanocrystals heterojunctions: nanocrystal surface chemistry effect”

Applied Surface Science 2005, 246 (4), 367-371

(http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2004.11.041)

 

20) Comparelli, R.; Fanizza, E.; Curri, M. L.; Cozzoli, P. D.; Mascolo, G.; Agostiano, A.

“UV-Induced Photocatalytic Degradation of Azo Dyes by Organic-Capped ZnO Nanocrystals Immobilized onto Substrates”

Applied Catalysis B: Environmental  2005, 60 (1-2), 1-11.

(http://dx.doi.org/10.1016/j.apcatb.2005.02.013)

 

19) Manera, M.G.; Curri, M. L.; Cozzoli, P. D.; Leo, G.; Vasanelli, L.; Agostiano, A.; Rella, R.

“Colloidal TiO2 rod and dot based thin films for chemical sensors based on Surface Plasmon Resonance” Proceedings of SPIE, Vol. 5836, pp. 27-34; Smart Sensors, Actuators, and MEMS II, Carles Cane, Jung-Chih Chiao, Fernando Vidal Verdu, Editors, July 2005,

(http://dx.doi.org/10.1117/12.608315)

 

18) Cozzoli, P. D.; Comparelli, R; Fanizza, E.; Curri, M. L.; Agostiano, A.; Laub, D.

”Photocatalytic Synthesis of Silver Nanoparticles Stabilized by TiO2 Nanorods: a Semiconductor/Metal Nanocomposite in Homogeneous Nonpolar Solution”

Journal of the American Chemical Society 2004, 126 (12), 3868-3879.

(http://dx.doi.org/10.1021/ja0395846)

 

17) Petrella, A.; Tamborra, M:, Cozzoli, P. D.; Curri, M. L.; Striccoli, M.; Cosma, P.; Farinola, G. M.; Babudri, F:, Naso, N.; Agostiano, A.

"TiO2 Nanocrystals - MEH-PPV Composite Thin Films as Photoactive Material"

Thin Solid Films 2004, 451-452, 64-68.

(http://dx.doi.org/10.1016/j.tsf.2003.10.106)

 

16) Petrella, A.; Cozzoli, P. D.; Curri, M. L.; Striccoli, M.; Cosma, P.; Agostiano, A.

"Photoelectrochemical study on photosynthetic pigments-sensitized nanocrystalline ZnO films" Bioelectrochemistry 2004, 63 (1-2), 99-102.

(http://dx.doi.org/10.1016/j.bioelechem.2003.09.016)

 

15)  Manera, M. G.; Leo, G.; Curri, M. L.;  Cozzoli, P. D.;  Rella, R.;  Siciliano, P.; Agostiano, A.; Vasanelli, L.

"Investigation On Alcohol Vapours/TiO2 Nanocrystal Thin Films Interaction by SPR Technique For Sensing Application" Sensors and Actuators B 2004, 100 (1-2), 75–80.

(http://dx.doi.org/10.1016/j.snb.2003.12.025

 

14) Comparelli, R.; Cozzoli, P. D.; Curri, M. L.; Agostiano, A.; Mascolo, G.; Lovecchio, G.

“Photocatalytic degradation of methyl-red by immobilised nanoparticles of TiO2 and ZnO”

Water Science and Technology 2004, 49 (4), 183-188.

(ISSN: 0273-1223, see at http://www.iwaponline.com/wst/04904/wst049040183.htm)

 

13) Cozzoli, P. D., Fanizza, E.; Comparelli, R.; Curri, M. L.; Agostiano, A.; Laub, D.

“Role of Metal Nanoparticles in TiO2/Ag Nanocomposite-Based Microheterogeneous Photocatalysis”

Journal of Physical Chemistry B 2004, 108 (28), 9623-9630.

(http://dx.doi.org/10.1021/jp0379751)

 

12) Curri, M. L., Manera, M. G.; Cozzoli, P. D.; Leo, G. Vasanelli, L.; Agostiano, A.; Rella, R.

“TiO2 dot and rod nanocrystals for SPR based sensor applications”

Technical Digest of Eurosensor XVIII, Rome 12-15 September  2004, pp. 893-894 (ISBN: 88-7621-282-5)

 

11) Petrella, A.; Cozzoli, P. D.; Tamborra, M.; Curri, M. L.; Striccoli, M.; Cosma, P.; Farinola, G., Babudri, F.;  Naso, F.; Petrella, M.; Agostiano, A.

“Charge transfer processes at the heterojunction formed by MEH-PPV and inorganic nanocrystalline semiconductors”

Proceedings of VII Congress AIMAT, Ancona, Italy, 29 June-2 July 2004.

 

10) Cozzoli, P. D.; Kornowski, A.; Weller, H.

“Low-Temperature Synthesis of Soluble and Processable Organic-Capped Anatase TiO2 Nanorods”

Journal of the American Chemical Society 2003, 125 (47), 14539-14548

(http://dx.doi.org/10.1021/ja036505h)

 

9)  Curri, M. L., Comparelli, R., Cozzoli, P. D., Mascolo, G., Agostiano, A.

"Colloidal Oxide nanoparticles for the photocatalytic degradation of organic dye"

Materials  Science & Engineering C 2003, 23 (1-2), 285-289.

(http://dx.doi.org/10.1016/S0928-4931(02)00250-3)

 

8) Cozzoli, P. D.; Curri, M. L.; Agostiano, A.; Leo, G.; Lomascolo, M.

"ZnO Nanocrystals by a Non-hydrolytic Route: Synthesis and Characterization"

Journal of Physical Chemistry B 2003, 107  (20), 4756-4762.

(http://dx.doi.org/10.1021/jp027533+)

 

7) Curri, M. L.; Petrella, A.; Striccoli, M.; Cozzoli, P. D.; Cosma, P.; Agostiano, A.

"Photochemical sensitisation process at photosynthetic pigments/Q-sized colloidal semiconductor hetero-junctions"

Synthetic Metals 2003, 139 (3), 593–596.

(http://dx.doi.org/10.1016/S0379-6779(03)00318-7)

 

6) Cozzoli, P. D.; Comparelli, R.; Fanizza, E.; Curri, M. L.; Agostiano, A.

"Photocatalytic Activity of Organic-Capped Anatase TiO2 Nanocrystals in Homogeneous Organic Solutions"

Materials  Science & Engineering C 2003, 23 (6-8), 707-713.

(http://dx.doi.org/10.1016/j.msec.2003.09.101)

 

 

Book chapters

 

5) P. D. Cozzoli, C. Nobile, R. Scarfiello, L. Carbone, A. Fiore “Magnetically Active Asymmetric Nanoheterostructures Based on Colloidal All-Inorganic Multicomponent Nanocrystals”, Chapter 3 (pp. 69-121) in: "Soft, Hard and Hybrid Janus Structures: Synthesis, Self-Assembly and Applications“, Z. Lin, B. Li, Eds., World Scientific (Europe), Oct. 2017, (ISBN (hardcover): 978-1-78634-312-3, ISBN (ebook): 978-1-78634-314-7; DOI:10.1142/9781786343130_0003) (INVITED BOOK CHAPTER)

http://dx.doi.org/10.1142/9781786343130_0003

 

4) P. D. Cozzoli, C. Nobile, R. Scarfiello, A. Fiore, L. Carbone “Magnetic Multicompomponent Heterostructured Nanocrystals”, Chapter 8 (pp. 217-290) in: Magnetic Nanomaterials: Fundamentals, Synthesis and Applications" Y. Hou, D. J. Sellmyer Eds.; Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Aug. 2017 (Print ISBN 9783527341344; Online ISBN: 9783527803255; DOI: 10.1002/9783527803255.ch8) (INVITED BOOK CHAPTER)

http://dx.doi.org/10.1002/9783527803255.ch8

 

3) Caputo, G.; Buonsanti, R.; Casavola, M.; Cozzoli, P. D. “Synthetic strategies to multi-material hybrid nanocrystals” Chap. 14 (pp. 407-453)  in: Advanced Wet-Chemical Synthetic Approaches to Inorganic Nanostructures, P. D. Cozzoli Ed., Transworld Research Network 37/661 (2), Fort P.O., Trivandrum-695 023, Kerala, India; 2008 (ISBN: 978-81-7895-361-8)     

(http://www.ressign.com/UserBookDetail.aspx?bkid=823&catid=188)

(INVITED BOOK CHAPTER)

 

2) P. D. Cozzoli, L. Manna “Synthetic Strategies to Size and Shape Controlled Nanocrystals and Nanocrystal Heterostructures” Chap. 1 (pp. 1-17) in Bio-applications of Nanoparticles, W. C. W. Chan Ed., (EXPERIMENTAL MEDICINE AND BIOLOGY, Vol. 620) Landes Bioscience and Springer Science+Business Media, LLC, 233 Spring Street, New York, New York 10013, U.S.A.  2007 (ISBN: 978-0-387-76712-3)

 (http://www.springer.com/gp/book/9780387767123) (INVITED BOOK CHAPTER)

1) R. Comparelli; M. L. Curri; P. D. Cozzoli, M. Striccoli “Optical Biosensing Based on Metal Semiconductor Colloidal Nanocrystals” Chapter 5 (pp.123-174) in Nanomaterials for Biosensors Vol. 8 Nanotechnologies for the Life Sciences; C. S. S. R. Kumar Ed. WILEY-VCH, Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2007

(http://dx.doi.org/10.1002/9783527610419.ntls0086) (INVITED BOOK CHAPTER)

 

Edited Books

Advanced Wet-Chemical Synthetic Approaches to Inorganic Nanostructures, P. D. Cozzoli Editor, 14 Chapters, Transworld Research Network 37/661 (2), Fort P.O., Trivandrum-695 023, Kerala, India; 2008 (ISBN: 978-81-7895-361-8), pp. 453

 (http://www.ressign.com/UserBookDetail.aspx?bkid=823&catid=188)

 

Edited Conference Proceedings

1)Titanium dioxide nanomaterials”; X. Chen, M. Graetzel, C. Li, P. D. Cozzoli Editors.; MRS Symposium Proceedings – 2011 MRS Spring Meeting, Symposium GG; Vol. 1352, Cambridge University Press, 2011

(www.mrs.org; http://www.mrs.org/opl/)

 

2) “Magnetic Nanomaterials and Nanostructures”; P. D. Cozzoli, A. Gupta, H. Hou, J. P. Liu Editors; MRS Symposium Proceedings – 2014 MRS Spring Meeting, Symposium VV;  Vol 1708; Cambridge University Press, 2014

(www.mrs.org; http://www.mrs.org/opl/)

 

Patents

1) R. Carzino, F. Pignatelli, M. Scotto, B. Torre, G. Caputo, P. D. Cozzoli, A. Athanassiou, R. Cingolani “Tecnica di stabilizzazione di soluzioni di nanoparticelle di diossido di titanio in polimeri

acrilati tramite irradiamento UV con laser ad impulsi brevi ” ITALIAN PATENT (patent no: IT001399684; patent filing date: 29 marzo 2010; Date of the grant of the patent: 26 Aprile 2013)

 

2) R. Carzino, F. Pignatelli, M. Scotto, B. Torre, G. Caputo, P. D. Cozzoli, A. Athanassiou, R. Cingolani “A technique for stabilizing solutions of titanium dioxide nanoparticles in acrylate polymers by means of short-pulsed UV laser irradiation” EUROPEAN PATENT (patent no: EP2553002; patent filing date: 28 Mar 2011; Date of the grant of the patent: 19 mar 2014)

https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?CC=EP&NR=2553002&KC=&FT=E&locale=en_EP)

https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/originalDocument?FT=D&date=20140319&DB=EPODOC&locale=en_EP&CC=EP&NR=2553002B1&KC=B1&ND=4#

 

3) R. Carzino, F. Pignatelli, M. Scotto, B. Torre, G. Caputo, P. D. Cozzoli, A. Athanassiou, R. Cingolani “Technique for stabilizing solutions of titanium dioxide nanoparticles in acrylate polymers by means of short-pulsed UV laser irradiation” UNITED STATES PATENT AND TRADEMARK OFFICE GRANTED PATENT (patent no: US8877858; patent filing date: 28 Mar 2011; date of the grant of the patent: 04 Nov 2014)

http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF&d=PALL&p=1&u=%2Fnetahtml%2FPTO%2Fsrchnum.htm&r=1&f=G&l=50&s1=8877858.PN.&OS=PN/8877858&RS=PN/8877858;

https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/originalDocument?FT=D&date=20141104&DB=EPODOC&locale=en_EP&CC=US&NR=8877858B2&KC=B2&ND=4#

 

4) R. Carzino, F. Pignatelli, M. Scotto, B. Torre, G. Caputo, P. D. Cozzoli, A. Athanassiou, R. Cingolani “Method for stabilizing solutions of titanium dioxide nanoparticles in acrylate polymers by means of short-pulsed UV laser irradiation” CHINA PATENT (patent no: CN102884113; filing date: 25 ott 2012; Date of the grant of the patent:12 mar 2014)

https://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/originalDocument?FT=D&date=20140312&DB=EPODOC&locale=en_EP&CC=CN&NR=102884113B&KC=B&ND=4#

Temi di ricerca

Progettazione e sviluppo di nanocristalli a singola fase di materiali semiconduttori, metallici e magnetici

Progettazione e sviluppo di nanocristalli eterostrutturati multimateriale

Sviluppo di tecniche colloidali per la sintesi di nanocristalli con parametri strutturali, dimensionali, morfologici e topologici controllati

Sviluppo di tecniche di sintesi per la crescita epitassiale di nanocristalli eterostrutturati in fase liquida

Studio avanzato delle proprietà strutturali, ottiche, magnetiche e catalitiche alla nanoscala

Applicazione di nanocristalli colloidali in processi e dispositivi optoelettronici (celle solari, batterie, sensori, etc.), in biomedicina (tecniche di imaging, diagnosi e terapia) ed in (foto)catalisi (per bonifica ambientale, produzione di carburanti solari, riciclo di CO2)