Guida dello studente della Facoltà di Ingegneria A.A. 2011/12

Il corso mira a fornire, partendo dal concetto di grandezza fisica e di unità di misura, le conoscenze fisiche di base. Nella prima parte del corso si analizzano argomenti di meccanica del punto materiale (cinematica, statica e dinamica) con cenni alla meccanica del corpo rigido, mentre nella seconda parte si sviluppa la teoria dell'elettromagnetismo portandola fino al concetto di onde elettromagnetiche; nella terza parte vengono trattati argomenti che permettono di capire le relazioni esistenti tra struttura e comportamento chimico, mettendo particolarmente in evidenza gli aspetti energetici connessi con l’evoluzione dei processi. Il quarto modulo tratta aspetti base di struttura della materia con particolare riferimento alle proprietà elettriche dei materiali, illustra caratteristiche e applicazioni dei semiconduttori, fino a includere i fondamenti della conversione fotovoltaica. Per tutti gli argomenti accanto all'apprendimento della teoria è richiesto di saper risolvere semplici esercizi applicativi.

Nessuna

GRANDEZZE FISICHE ED UNITA' DI MISURA MECCANICA 1) Cinematica del punto Sistemi di riferimento. Introduzione all'uso dei vettori. Posizione, velocità, accelerazione. Moto rettilineo uniforme, uniformemente accelerato, circolare uniforme. 2) La dinamica newtoniana Principi della dinamica. Forza peso, elastica, di attrito. Reazioni vincolari e forze inerziali. Impulso e quantità di moto. Lavoro meccanico, energia e potenza. Teoremi relativi all'energia. Teoria degli urti. 3) Campo gravitazionale Legge di gravitazione universale. Elementi di moto dei corpi celesti. Leggi di Keplero. 4) Moti oscillatori Moto armonico semplice. Pendolo semplice. 5) Elementi di dinamica dei corpi rigidi Momento della quantità di moto. Momento d'inerzia. Energia e lavoro nella rotazione di un corpo rigido. ELETTROMAGNETISMO 1) Fenomeni elettrici Carica elettrica. Legge di Coulomb. Campo elettrico e linee di forza. Energia potenziale e potenziale elettrico. Legge di Gauss del campo elettrico. Elettrostatica dei conduttori. Condensatori ed energia del campo elettrostatico. Fenomenologia dei dielettrici. Forza elettromotrice. Corrente elettrica. Conduttori ed isolanti. Legge di Ohm 2) Fenomeni magnetici Magnetismo naturale. Poli magnetici. Forza magnetica agente su una carica in moto e su una corrente elettrica. Azione magnetica su una spira percorsa da corrente. Origine del campo magnetico. Legge di Ampère. Teorema di Gauss del campo magnetico. Fenomenologia dei materiali magnetici. Legge di Hopkinson. 3) Fenomeni elettromagnetici Leggi di Faraday-Henry. Autoinduzione ed energia del campo magnetico. Legge di Ampère-Maxwell. Equazioni di Maxwell in forma finita ed onde elettromagnetiche. Spettro della radiazione elettromagnetica. Elementi di fenomenologia delle onde elettromagnetiche. CHIMICA 1) Chimica di base Struttura atomica e sistema periodico. Legami chimici. Stati di aggregazione della materia: stato gassoso (cenni), stato liquido, stato solido. Reazioni chimiche: aspetti termodinamici e cinetici. Stato di equilibrio. Acqua: proprietà. Soluzioni: proprietà colligative. Equilibri in soluzione: acidi e basi. Processi ossido-riduttivi. Celle galvaniche, elettrolisi, corrosione dei metalli. Cenni ai vari processi di polimerizzazione. 2) Materiali metallici Ferro, rame, alluminio. Preparazione e proprietà. Leghe metalliche. Diagrammi 3) Materiali polimerici Polimeri sintetici e naturali. Preparazione struttura e proprietà, Correlazioni tra struttura e proprietà. 4) Chimica ambientale Chimica del suolo. Chimica dell’aria. Chimica dell’acqua. Trattamento a uso industriale delle acque STRUTTURA DELLA MATERIA 1) Introduzione. 2) Solidi cristallini, policristallini, amorfi. 3) Conduzione elettrica nei materiali solidi: - materiali elettricamente isolanti, conduttori, semiconduttori. 4) Semiconduttori: - elettroni e lacune, drogaggio di semiconduttori, semiconduttori di tipo N e di tipo P, giunzione PN. 5) Dispositivi a semiconduttore: - diodo a giunzione PN, diodo emettitore di luce (LED), fotodiodo, applicazioni. 6) Effetto fotoconduttivo e effetto fotovoltaico, conversione fotovoltaica e celle solari.

L’esame consiste in prove scritte composte da esercizi e/o da domande di carattere teorico. Deve essere raggiunto un voto di sufficienza nelle prove di ciascuno dei quattro moduli del corso (Meccanica, Elettromagnetismo, Chimica e Struttura della Materia).

Testo di riferimento: Frautschi, Olenick, Apostol, Goodstein, L'universo meccanico, Zanichelli, 1993. Olenick, Apostol, Goodstein, Oltre l'universo meccanico, Zanichelli, 1993. Dispense del docente. Disponibili presso Libreria Guerini. Brady J.E., Holum J.R., Chimica, Zanichelli, Bologna 1992 Auricchio S., Ricca A., Chimica, guida a una valutazione critica, Progetto Leonardo Bologna Lorenzelli V., Risorse, materiali, ambiente, Cenfor International Books, 1988. Dispensa, elaborata dal docente. Esercitazioni: Raccolta dei temi d'esame con risultati - Disponibile presso Libreria Guerini. Per il modulo di Struttura della Materia: Materiale a cura del docente liberamente scaricabile da MyLIUC.

 
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