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Fisica

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Physics

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Anno accademico 2023/2024

Codice attività didattica
MFN0598
Docenti
Ernesto Migliore (Corso A)
Emanuele Roberto Nocera (Corso B)
Igor Pesando (Corso B)
Stefano Trogolo (Corso A)
Corso di studio
[008707] Laurea in Informatica
Anno
2° anno
Periodo
Secondo semestre
Tipologia
Affine o integrativo
Crediti/Valenza
6 CFU - Numero di ore - Number of hours: 32 (in aula) + 20 (esercitazioni)
SSD attività didattica
FIS/01 - fisica sperimentale
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Scritto
Prerequisiti

Competenze di base di trigonometria, di calcolo vettoriale e di analisi matematica.

Nella prima settimana di lezione si svolgerà un ciclo di lezioni di richiamo sulla Meccanica del punto materiale (argomenti trattati: richiami di cinematica; leggi di Newton; lavoro ed energia; forze conservative).


Basic knowledge of trigonometry, vector algebra and calculus.

At the beginning of the semester, there will be a series of introductory lectures on the Motion of a particle (lecture topics: kinematics; Newton's laws; work and energy; conservative forces).

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Sommario insegnamento

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Avvisi

DSA o Disabilità: Sostegno e Accoglienza in UniTO e supporto in sede di Esame
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Obiettivi formativi

L'insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi formativi del Corso di Laurea in Informatica (L31), in particolare rispetto al nucleo scientifico e metodologico che lo caratterizza, e fa parte dell’area Affine-integrativa. Esso si propone di fornire alle studentesse e agli studenti conoscenze di base su meccanica ed elettromagnetismo classici, specificamente in relazione alla comprensione della struttura fisica dei calcolatori e dei circuiti che li compongono. L'insegnamento ha per scopo anche lo sviluppo di competenze analitiche con rilevanza interdisciplinare, utili in vista sia di un rapido e proficuo inserimento nel mondo del lavoro, sia di una continuazione degli studi nel Corso di Laurea Magistrale.

​The course contributes to the achievement of the educational goals of the Bachelor Degree in Computer Science (Corso di Laurea in Informatica (L31)), in particular with respect to the scientific and methodological core that characterizes it, and it is part of the area “Affine-integrativa”. It aims to provide the student with basic knowledge of classical mechanics and electromagnetism, specifically in relationship with the understanding of the physical structure of computers and the circuits that compose them. The course also aims to develop analytical skills with interdisciplinary relevance, useful in view of both a rapid and profitable access to the job market, and a continuation of studies in the Master's Degree.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione
Al termine dell'insegnamento, le studentesse e gli studenti saranno in grado di:

  • descrivere le leggi fondamentali della meccanica classica, nonché le principali proprietà dei campi elettrico e magnetico, con cenni al comportamento della materia soggetta a tali campi;
  • comprendere il comportamento degli elementi di un circuito in corrente continua;
  • illustrare i principi fisici alla base del funzionamento delle porte logiche.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Al termine dell'insegnamento, le studentesse e gli studenti avranno acquisito la capacità di applicare le conoscenze teoriche relative alla fisica di base alla risoluzione di semplici esercizi, in particolare sulle leggi fisiche alla base delle tecnologie impiegate nei calcolatori attuali e della strumentazione per la rilevazione dei fenomeni naturali.

Autonomia di giudizio
Al termine dell'insegnamento, le studentesse e gli studenti saranno in grado di:

  • esprimere i concetti con un formalismo matematico rigoroso;
  • collegare fra di loro in modo armonico i principi fondamentali della meccanica e dell'elettromagnetismo;
  • fornire una risposta quantitativa ai problemi assegnati.

Abilità comunicative
Acquisizione di competenze nella formulazione di un problema fisico.

Capacità di apprendimento
Al termine dell'insegnamento, le studentesse e gli studenti avranno acquisito capacità autonome di apprendimento di argomenti nell'ambito delle scienze fisiche e di relativa autovalutazione della propria preparazione.

Knowledge and understanding
At the end of the course, the student will be able to:

  • describe the fundamental laws of classical mechanics, as well as the main properties of electric and magnetic fields, with hints on the behavior of matter subjected to these fields;
  • understand the behavior of the elements of a direct current circuit;
  • illustrate the physical principles underlying the functioning of logic gates.

Applying knowledge and understanding
At the end of the course, the student will be able to apply the theoretical knowledge on basic physics to solve simple problems, specifically those involving the physical laws underlying the technologies used in current computers and in the instrumentation for detecting natural phenomena.

Making judgements
At the end of the course, the student will be able to:

  • express the concepts with a rigorous mathematical formalism;
  • harmoniously connect the fundamental principles of mechanics and electromagnetism;
  • provide a quantitative answer to the assigned problems.

Communication skills
Acquisition of skills in formulating a physical problem.

Learning skills
At the end of the course, the student will acquire autonomy in learning physical science topics and in using self-assessment of his/her preparation about them.

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Programma

Il campo elettrostatico. Legge di Gauss. Conservatività del campo elettrostatico. Superfici equipotenziali. Conduttori e dielettrici. Capacità elettrica di un conduttore. Condensatori. Densità di energia del campo elettrico. Correnti elettriche. Leggi di Ohm e di Kirchhoff. Circuiti RC.

Fisica dei dispositivi elettronici. Conduttori, isolanti e semiconduttori. Giunzione pn e diodo. Dispositivi MOS e porte logiche (NOT, NOR, NAND).

Il campo magnetico indipendente dal tempo. Magneti. Moto di una carica in campo magnetico; esempi ed applicazioni. Filo percorso da corrente in campo magnetico. Campo magnetico generato da un filo percorso da corrente. Legge di Ampere. Legge di Gauss per il campo magnetico.

Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo. Induzione elettromagnetica. Legge di Faraday-Henry. Correnti alternate. Legge di Ampere. Autoinduzione. Induttanza del solenoide ideale. Densità di energia del campo magnetico. Circuiti RL.

The static electric field. Gauss' law. Electric field and electric potential. Equipotential surfaces. Conductors and dielectrics. Electric capacitance of a conductor. Capacitors. Density of the energy associated to the electric field. The electric current. Ohm's laws and Kirchhoff's laws. CR circuits.

Physics of electronic devices. Conductors, insulators and semiconductors. The pn junction and the diode. MOS devices and logic gates (NOT, NOR, NAND).

The static magnetic field. Magnets. Motion of an electric charge inside a magnetic field. Examples and applications. Force on a current in a magnetic field. Magnetic field of a current. Ampere's law. Gauss' law for the magnetic field.

Time dependent electric and magnetic fields. Electromagnetic induction. Faraday-Henry's law. AC currents. Ampere's law. Self-inductance. Inductance of the solenoid. Density of the energy associated to the magnetic field. RL circuits.

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Modalità di insegnamento

L'insegnamento è erogato tramite lezioni frontali ed esercitazioni svolte alla lavagna e/o con il tablet.

Teaching is provided through lectures and exercises carried out on the blackboard and/or with the tablet.

 
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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame è comune per il corso A e per il corso B. L'esame consiste in due prove erogate in modalità informatizzata che si svolgono nello stesso giorno sulla piattaforma esami.

Prima prova: esercizi (18 punti)

Questa prova consiste nel risolvere 1 esercizio sul campo elettrico o sul campo magnetico ed 1 esercizio su circuiti elettrici. La prova è articolata in domande, in parte a scelta multipla ed in parte a risposta aperta di tipo numerico. Per superare la prova occorre ottenere almeno 9 punti.

Seconda prova: teoria (12 punti)

Questa prova consiste nel rispondere ad un quesito di teoria articolato in sotto-punti. Una lista di possibili temi d'esame è reperibile a questo link. Per superare la prova occorre ottenere almeno 6 punti.

Il punteggio complessivo dell'esame è la somma dei punteggi ottenuti nelle due prove. Le studentesse e gli studenti che hanno totalizzato 30 punti possono accedere alla lode sostenendo un orale integrativo sul programma del corso.

All'esame è possibile utilizzare la calcolatrice. Non è consentito l'uso di libri o appunti ma solo di un formulario distribuito dai docenti in sede di esame.

The exam is common for course A and for course B. The exam consists of two tests delivered in computerized mode that take place on the same day on the exam platform.

First test: exercises (18 points)

This test consists in solving 1 exercise on the electric field or on the magnetic field and 1 exercise on electric circuits. The test is divided into questions, partly multiple-choice and partly open-ended numerical answers. To pass the test you need to get at least 9 points.

Second test: theory (12 points).

This test consists in answering a theory question divided into sub-points. A list of possible exam topics can be found at this link. To pass the test you need to get at least 6 points.

The overall score of the exam is the sum of the scores obtained in the two tests. Students who have scored 30 points can obtain honors by taking a supplementary oral exam on the course programme.

On the exam you can use the calculator. The use of books or notes is not permitted, only a form distributed by the teachers during the exam.

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Attività di supporto

Supporto tramite web

L'insegnamento è presente sulla piattaforma di e-learning (A.A. 2022/23 corso A, corso B). Il forum dell'insegnamento è usato abitualmente per le comunicazioni con le studentesse e gli studenti e per la distribuzione del materiale didattico. Il materiale relativo alle esercitazioni è reperibile a questo link.

Tutoraggio in aula

Durante il periodo di insegnamento sono previste sessioni di tutoraggio facoltative in aula (2 ore/settimana - lunedì 14-16) comuni per corso A e corso B. Il tutoraggio è tenuto da uno studente della LM in Fisica. Durante il tutoraggio si ha la possibilità di svolgere esercizi scelti in stretto rapporto dal tutor e dal docente.

Web support

The course is available on the e-learning platform (Academic Year 2022/23 course A, course B). The teaching forum is routinely used for communication with students and for the distribution of teaching materials. The material relating to the exercises can be found at this link.

Classroom tutoring

During the teaching period, classroom tutoring sessions with free attendance (2 hours/week - Monday 14-16) are scheduled for course A and course B. Tutoring is held by a student of the Master's Degree in Physics. During the tutoring you have the opportunity to carry out exercises chosen in close relationship by the tutor and the teacher.

Testi consigliati e bibliografia



Oggetto:
Libro
Titolo:  
Fisica (Vol. 2). Elettromagnetismo, ottica e fisica moderna
Anno pubblicazione:  
2008
Editore:  
Pearson Addison Wesley
Autore:  
Richard Wolfson
ISBN  
Obbligatorio:  
No


Oggetto:
Libro
Titolo:  
Fisica per scienze ed ingegneria (Vol. 2)
Anno pubblicazione:  
2015
Editore:  
EdiSES
Autore:  
Raymond A. Serway, John W. Jewett
ISBN  
Obbligatorio:  
No


Oggetto:
Libro
Titolo:  
Fisica 2
Anno pubblicazione:  
2004
Editore:  
Casa Editrice Ambrosiana
Autore:  
David Halliday, Kenneth S. Krane, Robert Resnick
ISBN  
Obbligatorio:  
No


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Ultimo aggiornamento: 23/01/2024 23:42
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