2017/2018

2019/2020

DM270

FIS/08 (DIDATTICA E STORIA DELLA FISICA)

DIPARTIMENTO DI FISICA

FISICA

PERCORSO COMUNE

3°

Secondo Semestre (02/03/2020 - 12/06/2020)

6

48 ore di attività frontale

Italiano

ORALE

DE AMBROSIS VIGNA ANNA (titolare) - 6 CFU

Conoscenze di base di meccanica, termodinamica ed elettromagnetismo, come vengono fornite dai corsi che trattano questi argomenti nei primi due anni della laurea triennale in Fisica e della laurea triennale in Matematica.

Obiettivo del corso è fornire agli studenti gli elementi base della teoria della relatività speciale e della meccanica statistica classica anche nella prospettiva di un possibile insegnamento di questi temi nella scuola secondaria di secondo grado. Al termine del corso lo studente possiede una conoscenza sufficientemente approfondita degli argomenti da consentirle/gli di risolvere esercizi e problemi e di comprendere e utilizzare articoli di ricerca. Ha acquisito una conoscenza specifica sulle difficoltà di apprendimento segnalate dalla ricerca didattica ed è quindi in grado di analizzare criticamente come vengono trattate la relatività speciale e la termodinamica sui libri di testo e a formulare proposte alternative. È in grado di discutere e presentare ad altri i contenuti di articoli di ricerca sui temi trattati nel corso e a lavorare in gruppo per la soluzione di problemi.

Il corso si articola in due parti. La prima parte propone un’introduzione ai concetti base della relatività speciale. In particolare, gli argomenti trattati riguardano: la definizione dell'intervallo invariante; l’idea di sistema di riferimento in caduta libera come sistema di riferimento inerziale, il carattere locale del sistema inerziale, la localizzazione degli eventi nello spazio-tempo; il principio di relatività, la relatività della simultaneità; la contrazione di Lorentz e il paradosso dei gemelli; la dimostrazione dell'invarianza dell'intervallo; trasformazioni di Lorentz; la rappresentazione degli eventi dello spazio-tempo e linee d'universo; regioni dello spaziotempo; momento-energia: conservazione, invarianza e sue conseguenze; massa di un sistema di particelle: creazione di particelle, fissione, fusione annichilazione. La seconda parte riguarda l'introduzione alla Fisica Statistica. Vengono discussi i seguenti argomenti: Descrizione statistica dei sistemi di particelle: numero di stati accessibili a un sistema macroscopico, vincoli, equilibrio e irreversibilità; Interazione termica: distribuzione di energia tra sistemi macroscopici, avvicinamento all'equilibrio termico, definizione di temperatura assoluta e di entropia; Sistemi in contatto con un termostato: la distribuzione canonica e applicazioni; distribuzione canonica nell'approssimazione classica: la distribuzione di Maxwell delle velocità, il teorema di equipartizione e applicazioni, il calore specifico dei solidi. Sui vari argomenti trattati nel corso viene richiesta agli studenti la soluzione di problemi ed esercizi, alcuni dei quali vengono discussi a lezione.

Il corso prevede lezioni frontali sia con l’utilizzo di presentazioni sia con gesso e lavagna; lavori di gruppo per la soluzione di problemi; brevi presentazioni degli studenti e discussione di articoli da loro analizzati precedentemente. Agli studenti vengono proposti settimanalmente problemi da risolvere a casa, alcuni dei quali sono poi discussi a lezione.

E.Taylor e J.Wheeler - Fisica dello Spazio-tempo, Zanichelli;
F. Reif - Fisica Statistica, Zanichelli ;
M. W. Zemansky, Calore e Termodinamica, Zanichelli.

Esame orale volto a verificare la comprensione degli argomenti trattati nelle due parti del corso. Per entrambe si valuterà l’acquisizione dei concetti principali, anche attraverso la discussione di semplici problemi. Durante l’esame si accerterà che lo studente sappia discutere in modo critico degli argomenti trattati nel corso e che si sia appropriato dei contenuti e degli approcci didattici proposti così da saperli comunicare in modo semplice e con linguaggio appropriato.

Esame orale volto a verificare la comprensione degli argomenti trattati nelle due parti del corso. Per entrambe si valuterà l’acquisizione dei concetti principali, anche attraverso la discussione di semplici problemi. Durante l’esame si accerterà che lo studente sappia discutere in modo critico degli argomenti trattati nel corso e che si sia appropriato dei contenuti e degli approcci didattici proposti così da saperli comunicare in modo semplice e con linguaggio appropriato.