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Oggetto:
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Fisica 2

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Physics 2

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Anno accademico 2022/2023

Codice attività didattica
MFN1247
Docenti
Prof. Guido Boffetta (Titolare del corso)
Prof. Marco Panero (Titolare del corso)
Prof. Lorenzo Magnea (Titolare del corso)
Corso di studio
Laurea in Matematica
Anno
3° anno
Periodo
Secondo semestre
Tipologia
D.M. 270 TAF C - Affine o integrativo
Crediti/Valenza
9
SSD attività didattica
FIS/02 - fisica teorica, modelli e metodi matematici
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Scritto e Orale
Prerequisiti

Corsi di Analisi (calcolo differenziale ed
integrale in una e più variabili, analisi vettoriale, elementi di equazioni differenziali, etc.) e Fisica 1.

Calculus, vector calculus, and Physics 1 courses.
Propedeutico a

Fisica matematica.

Mathematical physics.
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Lo studente imparerà a trattare fenomeni di natura elettrica e magnetica, individuando le leggi che riguardano lo specifico fenomeno in esame. Dovrà riconoscere le proprietà caratteristiche di un fenomeno ondulatorio, in particolare delle onde elettromagnetiche, esser capace di prescindere, nella descrizione di un fenomeno fisico, dallo stato di moto dell'osservatore. Dovrà inoltre apprendere i principi guida che hanno consentito il superamento delle leggi classiche.

Understanding the origin and the meaning of Maxwell equations, the nature and properties of waves, and in particular of electromagnetic waves, and the basics of relativity. 

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Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza dei fenomeni di natura elettrica e magnetica, sia indipendenti dal tempo che dipendenti dal tempo. Capacità di risolvere semplici problemi in tale contesto. Conoscenza delle leggi fondamentali dell'elettromagnetismo e della relatività. Sviluppo di capacità critiche nell'individuare i punti essenziali di un problema fisico, la validità di relazioni note e la loro applicabilità.

Knowledge of the main electric and magnetic phenomena, time dependent or not. Ability to solve simple problems in that context. Knowledge of Maxwell laws and special relativity.  Ability to critically assess the essential features of a physical problem, and to apply the relevant physical laws.

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Programma

Il corso è articolato in due parti, strettamente connesse tra loro:

1: Elettricità e Magnetismo.

Carica elettrica, campo e potenziale elettrico. Campo elettrostatico nel vuoto. Leggi dell'elettrostatica. Conduttori e dielettrici. Corrente elettrica stazionaria e resistenza, circuiti. Il campo magnetico in condizioni stazionarie; leggi di Ampere e Faraday, campi elettrici e magnetici variabili nel tempo. Campo magnetico nella materia. Equazioni di Maxwell e onde elettromagnetiche.

2: Fenomeni ondulatori, relatività e nascita della fisica moderna.

Onde elastiche, equazione di D'Alembert, onde armoniche. Effetto Doppler, rifrazione, interferenza, diffrazione. Basi della teoria della relatività ristretta, esperimento di Michelson-Morley. I postulati di Einstein, le trasformazioni di Lorentz e loro conseguenze (dilatazione tempi, contrazione lunghezze). Lo spazio-tempo di Minkowski, formalismo covariante: quadrivettori e quadritensori. Dinamica relativistica: il quadrimpulso. Formulazione covariante dell'elettromagnetismo. Effetto fotoelettrico: il fotone. L'atomo di Bohr, relazioni di De Broglie e natura ondulatoria della materia. 

The course consists of two strictly related parts:

1. Electricity and Magnetism. Electric charge, electric field and potential. Electrostatic field in the vacuum; laws of electrostatics. Conductors, dielectrics. Stationary electric currents, resistance, electric circuits. Static magnetic field. Ampere and Faraday laws. Time dependent electric and magnetic fields. Magnetic fields in matter. Maxwell equations and electromagnetic waves.

 2. Waves, relativity, introduction to modern physics. Elastic waves, D'Alembert equation, harmonic waves. The Doppler effect, rifraction, interference, diffraction. Foundations of relativity, the Michelson-Morley experiment. Einstein's postulates, Lorentz transformations and their implications (dilation of time, contraction of lengths). Minkowski space-time, covariant formalism: 4vectors and 4tensors. Relativistic Dynamics: the 4momentum. Covariant formulation of electromagnetism. The photoelectric effect and the photon. Rutherford experiment and Bohr's atom, De Broglie relations and wave nature of matter. 

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Modalità di insegnamento

Lezioni in aula alla lavagna. La frequenza non è obbligatoria, ma fortemente consigliata.

Videoregistrazioni dell'edizione 2019-2020 del corso disponibili (previa registrazione) su https://math.i-learn.unito.it/course/view.php?id=560

Lectures at the blackboard. Attendance is not mandatory but strongly recommended.

Video recordings of the course lectures (2019-2020) on https://math.i-learn.unito.it/course/view.php?id=560

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame scritto e orale in presenza. La prova scritta obbligatoria è costitutita da esercizi e domande di tipo teorico. La prova è valutata in 30simi. Per essere ammessi alla prova orale occorre raggiungere il punteggio di 18/30. La prova orale consiste in domande relative alla teoria presentata nel corso. Durante la prova orale ci sarà una discussione della prova scritta. E' possibile confermare il voto di scritto (fino ad un massimo di 25) senza sostenere la prova orale ma comunque presentandosi all'appello.
Written and oral exam. The written exam includes exercises and questions. Its score is in 1/30 and 18/30 is the minimum for admission to the oral exam, which consists on questions related to the material presented during the course and a discussion of the written test.

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Attività di supporto

Attività di tutorato.

Tutoring activities.

Testi consigliati e bibliografia

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La parte di elettromagnetismo e ottica si può studiare su qualsiasi testo di Fisica 2 di livello universitario come, a titolo di esempi,"Fisica 2" di Mencuccini e Silvestrini, ed. Liguori o "Fisica, Volume II" di Mazzoldi, Nigro e Voci, EdiSeS. Per la parte di Relatività si consiglia "Relatività" di V. Barone, ed. Bollati-Boringhieri. 

Any college-level textbook on electromagnetism will be adequate. For the relativity part we recommend "Relatività" by V. Barone, ed. Bollati-Boringhieri (in italian) or "Relativity" by W. Rindler. 

 



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Note

 
Registrazione
  • Aperta
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    Ultimo aggiornamento: 19/09/2022 15:26

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