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Complementi di Fisica Generale

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Complements of general physics

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Anno accademico 2022/2023

Codice dell'attività didattica
MFN1323
Docenti
Maria Pia Bussa (Titolare)
Marco Giovanni Maria Destefanis (Titolare)
Daniele Angelo Madonna Ripa (Titolare)
Roberto Maria Gavioso (Titolare)
Corso di studi
008510-102 Laurea Magistrale in Fisica ind. Astrofisica e Fisica Teorica
008510-105 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica del Sistema Meteoclimatico, Generale e delle Tecnologie Avanzate
Anno
1° anno
Periodo didattico
Primo semestre
Tipologia
B=Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
FIS/01 - fisica sperimentale
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Orale
Propedeutico a
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Approfondire le conoscenze acquisite nel triennio su alcuni argomenti di Fisica Generale di particolare interesse per l'ambito di Fisica dell'Ambiente e per quello di Fisica delle Tecnologie Avanzate. Gli argomenti scelti riguardano  la fisica dei fluidi a grande e piccola scala, la caratterizzazione e la produzione di raggi X, l'acustica fisica e le sue molteplici applicazioni nella ricerca fondamentale e applicata, nonche’ agli strumenti e ai metodi di misura del suono.

The course aims to increase the knowledge achieved during the Bachelor's degree on some topics of General Physics of particular interest according to Physics of Environment and Physics of Advanced Technologies. The chosen topics deal with fluid physics on a small and large scale, characterization and production of x-rays, the physics of acoustics and to its various applications in fundamental and applied research, as well as to instruments and methods to measure the sound.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Lo studente dovrà dimostrare una solida padronanza teorica dei fondamenti di Fisica relativi agli argomenti trattati. Al termine dell’insegnamento, lo studente vedrà approfondita la propria conoscenza della teoria e delle tecniche sperimentali di fisica generale che estendono e/o rafforzano quelle del primo ciclo, come indicato nel programma formativo incluso nella scheda SUA.

Lo studente possederà una buona conoscenza delle principali applicazioni tecniche dei fenomeni fisici analizzati e del loro utilizzo nei vari campi di ricerca. Lo studente saprà, inoltre, utilizzare la letteratura scientifica per argomentare con competenza gli sviluppi attuali di una certa tipologia di ricerche.

The student is expected to demonstrate a solid theoretical mastery of fundamentals of Physics, related to explained topics. At the end of the lectures, the student will have an in-depth understanding of theory and experimental techniques of general physics, which increase and/or reinforce those of the Bachelor Degree, as indicated in the educational program included in the SUA profile.


The student has to possess good knowledge of the main technical applications of analyzed physical phenomena and about their use within different research fields. The student must know how to use scientific literature to skillfully discuss current developments of
certain researches.

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Modalità di insegnamento

Il corso è composto da 28 ore di lezione frontale per il primo modulo e 20 ore di lezione frontale per il secondo.

Il materiale didattico sarà pubblicato su Moodle (https://elearning.unito.it/scienzedellanatura/course/).

  • Comunicazione con gli studenti: avviene mediante e-mail e richiede la registrazione sulla pagina Campusnet dell'insegnamento.

WebEx :

The course is composed of 28 hours of lectures for the first module, and 20 hours of lectures for the second.

The course is distributed in attendance.

The teaching material will be published on Moodle (https://elearning.unito.it/scienzedellanatura/course/).

In the event of a new Covid emergency, video recordings of synchronous / asynchronous lessons will be made available and regular meetings will be organized via Webex meetings

  • Communication with students takes place through e-mail and requires registration on the Campusnet web page of the teaching course.

WebEx :

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame è orale. In sede di esame, allo studente sarà richiesta la dimostrazione di capacità di sintesi e chiarezza espositiva, presentando i concetti chiave in maniera schematica ed attraverso formule.

Sarà inoltre possibile la modalità telematica, qualora necessario,  in ottemperanza alle indicazioni Rettorali disponibili nella intranet di Ateneo, su piattaforma Webex.

The examination is oral.

During the examination, the student will be asked to demonstrate its ability to draw together and expositive clarity, discussing the main topics schematically and by means of formulas.

The remote examination will be performed by means of a colloquium following the Dean recommendations, which are available at the intranet page of the University. The examination will occur on the Webex platform.

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Attività di supporto

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Programma

- Sforzi e deformazioni (Tensore degli sforzi e Tensore delle deformazioni. Equazione
delle onde longitudinali acustiche. Legge di Hooke; equazioni costitutive dei corpi
elastici. Equazione delle onde per corpi elastici. Equazione costitutiva per fluidi
viscosi)
- Fenomeni superficiali (Definizione di tensione superficiale e interfasale. Legge di
Laplace. Angolo di contatto, bagnabilita’ e tensioattivi. Legge di Jurin e fenomeni
capillari)
- Fenomeni di Trasporto (Leggi di Ohm, Newton, Fourier e Fick).
Applicazioni del trasporto di massa e di energia: osmosi ed elettrosmosi/elettroforesi (piccola scala); circolazione oceanica (grande scala).
Casi di flusso laminare e di flusso turbolento. Coefficienti di viscosità e di conducibilità termica. Fenomeno di trasporto nei gas a bassa pressione.
- Raggi X e Ottica Diffrattiva (Campo statico e campo convettivo generato da una
carica in moto uniforme. Equazioni di Maxwell e potenziali di Lienard-Wiechert.
Radiazione da una carica in moto non uniforme. Distribuzioni della radiazione. La
teoria semiclassica di Kramers. Calcolo della distribuzione spettrale della
radiazione X. Radiazione di sincrotrone. Magneti wiggler e magneti ondulatori.
Rivelatori di raggi X. Scattering, Diffrazione e Assorbimento dei raggi X. La
radiazione elettromagnetica e i raggi X)

Equazione di propagazione delle onde nei mezzi. Onde piane e onde sferiche. Proprietà e direttività delle sorgenti. Impedenza acustica. Trasmissione, riflessione, rifrazione delle onde. Proprietà acustiche dei materiali: assorbimento, isolamento per via aerea e per via strutturale. Acustica degli spazi chiusi: modi propri, teoria statistica, acustica geometrica. Grandezze e unità di misura. Trasduttori e principali strumenti di misura. Proprietà fisiche degli ultrasuoni. Campi acustici a ultrasuoni. Cavitazione e sonoluminescenza. Trasduttori per ultrasuoni. Principali applicazioni in campo biomedico e in campo industriale.

1) Stress and Deformation fundamentals: strain and stress tensors. Hooke’s law and elastic moduli for homogeneous isotropic materials. Elastic wave propagation. Introduction to reology

2) Surface Phenomena fundamentals: Surface and Interfacial tension. Laplace law: bubbles and drops. Contact angles, Young equation, wetting, tensioactive materials. Capillarity and Jurin law

3) Transport Phenomena fundamentals: Newton’s law of Viscosity, Fourier’s law of Heat Conduction, Fick’s law of Diffusion, Ohm’s law of conduction. Flows and convention.

4) )X-rays and Diffraction Optics: Main characteristic of X-rays. Field of a point charge at rest and moving with uniform velocity; Radiation from an accelerated or decelerated charged particle; Maxwell equation and Lienard –Wiechert potentials; Larmor law ; Radiation spectra and spatial distributions; Spectral distribution of X-ray radiation.  Main characteristic of the synchrotron radiation: time structure, angular distribution, frequency distribution.  Bending magnet, Wigglers, Undulators, characteristics of the radiation  for such insertion devices.  X-rays detectors. Scattering, Diffraction and Absorption of X-rays. Characteristics of the electromagnetic Waves an X-rays.

5) The wave equation. Plane and spherical waves. Properties and directivity of acoustic sources. Acoustic impedance. Transmission, reflection, refraction of waves. Acoustic properties of materials: absorption, air- and structure-borne sound reduction. Room acoustics: normal modes, statistical theory, geometrical acoustics. Measurement quantities and units. Measurement transducers and instruments. Introduction to physical properties of ultrasound. Ultrasound fields. Cavitation and sonoluminescence. Ultrasound transducers. Biomedical and industrial applications of ultrasound.

6) Introduction and terminology. Psychoacoustics. Fundamental quantities and units.Sound absorption.Acoustics insulation. Sould field in enclosures.Sound propagation. Acoustic measurements

Testi consigliati e bibliografia

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I testi di approfondimento vengono indicati a lezione e i materiali (slides, fotocopie, esercizi,…) resi disponibili sulla piattaforma Moodle

R. Garfagnini, “Appunti alle Lezioni del corso di Raggi X e Ottica Diffrattiva”, 2009

L. D. Landau, E. M. Lifshitz, “The Classical Theory of Fields”, 4 th Ed., Pergamon -; NY, 1985

W. Heitler, “The Quantum Theory of Radiation”, Claredon -; Oxford, 1954

J. D. Jakcson, “Classical Electrodynamics”, Wiley -; NY, 1975

W. Schwinger et al., “Classical Electrodynamics”, Westview Press -; Boulder Colorado, 2002

H. Wiedmann, “Syncrhrotron Radiation”, Springer -; NY, 2002

E. Hecht, “Optics”, 3 rd Ed., Addison Wesley, 1998

L. Mandel, E. Wolf, “Optical Coherence and Quantum Optics”, Cambridge University Press, 1995

 

Manuale di Acustica Applicata  a cura di R.Spagnolo  edizioni CittàStudi (www.utetuniversita.it)

Detailed textbooks are suggested during the lectures and other materials (slides, copies, exercises) are available on the platform Moodle.

R. Garfagnini, “Appunti alle Lezioni del corso di Raggi X e Ottica Diffrattiva”, 2009

L. D. Landau, E. M. Lifshitz, “The Classical Theory of Fields”, 4 th Ed., Pergamon -; NY, 1985

W. Heitler, “The Quantum Theory of Radiation”, Claredon -; Oxford, 1954

J. D. Jakcson, “Classical Electrodynamics”, Wiley -; NY, 1975

W. Schwinger et al., “Classical Electrodynamics”, Westview Press -; Boulder Colorado, 2002

H. Wiedmann, “Syncrhrotron Radiation”, Springer -; NY, 2002

E. Hecht, “Optics”, 3 rd Ed., Addison Wesley, 1998

L. Mandel, E. Wolf, “Optical Coherence and Quantum Optics”, Cambridge University Press, 1995

 

Manuale di Acustica Applicata  a cura di R.Spagnolo  edizioni CittàStudi (www.utetuniversita.it)



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Orario lezioni

GiorniOreAula
Lunedì16:00 - 18:00Aula D Dipartimento di Fisica
Giovedì14:00 - 16:00Aula Avogadro Dipartimento di Fisica

Lezioni: dal 27/09/2022 al 13/01/2023

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Note

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Ultimo aggiornamento: 22/09/2022 15:49
Location: https://www.fisicamagistrale.unito.it/robots.html
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