Introduzione alla fisica sperimentale: elettromagnetismo, ottica, fisica moderna
Introduzione alla fisica sperimentale: elettromagnetismo, ottica, fisica moderna
Affrontando le tematiche dell’elettromagnetismo e dell’ottica a partire dall’applicazione del metodo sperimentale, il corso offre un’opportunità per prepararsi all’ingresso all’università.
Descrizione del corso
Il corso, completamente gratuito, è strutturato in macro-argomenti:
- elettromagnetismo (2 settimane)
- campo elettrico, conduttori, condensatori e materiali dielettrici
- corrente elettrica, campo magnetico e materiali magnetici
- ottica (1 settimana)
- onde elettromagnetiche, ottica geometrica e ottica ondulatoria
- cenni di fisica moderna (1 settimana)
Per ogni settimana sono previsti video, esercizi e approfondimenti, nonché quiz a risposta chiusa allo scopo di fornire allo studente l’opportunità di un primo feedback di auto-valutazione.
Ognuno dei macro-argomenti si chiude con un quiz riepilogativo per verificare la reale acquisizione dei concetti e delle nozioni.
Il corso fornisce tutte le nozioni di fisica relative all’elettromagnetismo e all’ottica che gli studenti del Politecnico dovrebbero possedere per affrontare i corsi di fisica di base; tali nozioni coincidono, inoltre, con quelle richieste per i test di ingresso. Il corso è quindi fortemente consigliato a tutte le aspiranti matricole di ingegneria.
Le nozioni di fisica di base abitualmente ritenute necessarie per l’accesso e la frequenza ai corsi del primo anno sono in buona misura le stesse per tutte le università italiane, quindi il corso può essere senz’altro utile anche agli studenti che si iscriveranno ad altri Atenei. Per valutare se sono necessarie eventuali integrazioni (o possibili alleggerimenti) si consiglia comunque di consultare i siti dedicati all’orientamento della propria università.
Carico di lavoro totale del corso: 25 ore
Questo MOOC è offerto dal Politecnico di Milano.
Risultati di Apprendimento Attesi
Se parteciperai attivamente a questo corso, raggiungerai diversi risultati di apprendimento attesi.
Week 1 - Campo elettrico
- Descrivere il concetto di carica elettrica, forza di Coulomb e campo elettrico, analizzandone proprietà e rappresentazione attraverso le linee di forza.
- Applicare il teorema di Gauss per determinare il campo elettrico di distribuzioni di carica simmetriche e comprendere l’energia potenziale elettrica e il potenziale elettrico.
- Distinguere le proprietà dei materiali conduttori e dielettrici e descrivere il funzionamento dei condensatori, considerando l’effetto dell’induzione elettrostatica e la presenza di materiali dielettrici.
Week 2 - Corrente elettrica e campo magnetico
- Analizzare la corrente elettrica, le leggi di Ohm e di Joule, e comprendere il comportamento di circuiti elettrici elementari, inclusi condensatori in carica e scarica.
- Descrivere il campo magnetico e la sua relazione con le correnti elettriche, applicando il teorema di Gauss, la legge di Biot-Savart e il teorema di Ampère.
Week 3 - Ottica
- Spiegare la natura delle onde elettromagnetiche, le equazioni di Maxwell e il significato dell’indice di rifrazione nel contesto dello spettro elettromagnetico.
- Analizzare i principi dell’ottica geometrica, inclusi riflessione, rifrazione e diffusione, e applicare le leggi di Snell per la riflessione interna totale.
Week 4 - Fisica moderna
- Descrivere i concetti fondamentali della fisica moderna, come il corpo nero, l’effetto fotoelettrico e la struttura dell’atomo.
- Comprendere il dualismo onda-particella e il principio di indeterminazione, analizzando le implicazioni sulla meccanica quantistica e sui livelli energetici degli atomi.
In termini generali, chi ha seguito il corso raggiungerà risultati di apprendimento nelle seguenti aree: ESCO: Fisica; ESCO: Elettromagnetismo, ESCO: Ottica
Prerequisiti
Per la comprensione di tutti i contenuti è richiesta la conoscenza di Algebra e Trigonometria.
Attività
Oltre a fruire dei contenuti del corso, costituiti da video e da altri tipi di risorse online, potrai discutere e scambiare idee sui temi del MOOC con gli altri partecipanti tramite il Forum. Il forum è ad accesso libero e non viene moderato dal docente. Puoi utilizzarlo per confrontarti con gli altri partecipanti o per proporre loro discussioni relative ai contenuti. Potrai anche confrontarti con esercizi e quiz per valutare il tuo apprendimento.
Valutazione
Hai tentativi illimitati di risposta per ciascun quiz ma dovrai attendere 15 minuti prima di poter riprovare. Il corso si considera completato in modo adeguato all'ottenimento del certificato se raggiungerai almeno il 60% del punteggio complessivo. Il punteggio massimo ottenibile in ciascun quiz è indicato all’inizio del quiz stesso. Puoi vedere il punteggio che hai ottenuto nel quiz in corrispondenza dell’ultimo tentativo fatto oppure nella pagina “Valutazione”.
Attestato
Il corso prevede l’erogazione di un Open Badge rispondendo correttamente ad almeno il 60% delle domande in ciascuno dei quiz valutati e rispondendo al questionario finale.
Una volta completate le attività richieste potrai accedere a “Ottieni l’Open Badge”, avviando il rilascio del badge. Le indicazioni per accedere al badge saranno inviate al tuo indirizzo e-mail.
L’Open Badge non è un certificato ufficiale e non dà diritto a crediti universitari, a voti o a diplomi.
Accesso al corso e disponibilità dei materiali
Il corso è erogato in modalità online ed è gratuito.
Docenti del corso
Maurizio Zani
Coordinatore del corso.
Maurizio Zani è Professore di Fisica presso il Politecnico di Milano, e responsabile del Lab. di sperimentazione didattica ST2. Dopo essersi laureato in Ingegneria Elettronica, ha conseguito il Dottorato di ricerca in Fisica svolgendo ricerca su film sottili magnetici per mezzo dell’effetto Kerr magneto-ottico, in particolare nello studio del rumore Barkhausen sia a livello sperimentale sia a livello simulativo. Si è occupato di Microscopia elettronica e Spettroscopia Auger a scansione, in particolare nello studio di processi diffusivi e auto-organizzazione di nanostrutture di SiGe e GaAs. E’ stato coinvolto nel progetto di microscopia elettronica ultra-veloce presso il CNST-IIT. E’ docente di fisica per vari corsi di studio, ha pubblicato diversi libri di lezione ed esercitazione di fisica sperimentale, e partecipa a varie iniziative di divulgazione scientifica.
Davide Contini
Davide Contini è Professore di Fisica presso il Politecnico di Milano. Ha conseguito la laurea in Ingegneria Elettronica ed il Dottorato di ricerca in Fisica presso il Politecnico di Milano rispettivamente nel 2003 e nel 2007. La sua attività di ricerca riguarda lo studio dell’interazione della luce con i materiali biologici; attualmente si occupa di spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso risolta in tempo per il monitoraggio dell’attività cerebrale e muscolare. È docente di fisica per vari corsi di studio.
Caterina Vozzi
Caterina Vozzi è ricercatrice presso l’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del CNR (IFN-CNR). Ha conseguito il Dottorato di ricerca in Fisica presso l’Università degli Studi di Milano nel 2005. La sua attività di ricerca ha riguardato la fisica atomica e molecolare, in particolare la fisica e le applicazioni della generazione di armoniche di ordine elevato e la fisica degli attosecondi. Al momento i suoi interessi scientifici riguardano la generazione di armoniche di ordine elevato per mezzo di sorgenti parametriche e applicazioni alla spettroscopia risolta in tempo e all’imaging molecolare. Nel 2012 ha vinto un ERC Starting Research Grant sull’imaging molecolare ultraveloce. Dal 2006 è anche professore a contratto per diversi corsi di fisica al Politecnico di Milano.
Cristian Manzoni
Cristian Manzoni è ricercatore all’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del CNR, presso il Politecnico di Milano. Durante il Dottorato di ricerca in Fisica la sua attività ha riguardato lo sviluppo e l’applicazione di un apparato sperimentale per la spettroscopia risolta in tempo ad alta risoluzione temporale. La sua attività è ora rivolta all’applicazione dell’ottica non-lineare per la generazione e la manipolazione di impulsi laser a femtosecondi. È docente di fisica presso il Politecnico di Milano per vari corsi di studio.
Matteo Bozzi
Matteo Bozzi è Dottore di ricerca in Fisica e docente di matematica e fisica presso il Liceo Scientifico Statale “Vittorio Veneto” di Milano, e da diversi anni è un collaboratore per la didattica integrativa presso il Politecnico di Milano. Durante la tesi in Ingegneria nucleare ha svolto ricerca su recupero di metalli preziosi da scarti e rifiuti dell’industria elettrica ed elettronica, e successivamente si è occupato professionalmente di misure di qualità su sorgenti radiogene. Ha pubblicato due libri di lezioni di fisica e vari articoli scientifici.
Contatti
Per qualsiasi informazioni sul corso o per problemi tecnici scrivi a pok@polimi.it o consulta la pagina delle FAQ.