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Oggetto:
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Fisica della materia allo stato fluido e di plasma

Oggetto:

Anno accademico 2010/2011

Codice dell'attività didattica
MFN0785
Docente
Prof. Giuseppe Bosia (Titolare del corso)
Corso di studi
008510-101 Laurea Magistrale in Fisica ind. Astrofisica e Raggi Cosmici
008510-103 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica dell'Ambiente
008510-104 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica delle Tecnologie Avanzate
008510-105 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica Generale
Anno
1° anno
Periodo didattico
Secondo periodo didattico
Tipologia
B=Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
FIS/03 - fisica della materia
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire i fondamenti della fisica della materia allo stato fluido e di plasma utilizzando il fatto che la trattazione matematica della dinamica di fluidi (neutri ) e di plasmi (elettricamente carichi) sono concettualmente identiche.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Apprendimento di: Fondamenti di meccanica statistica classica. Teoria cinetica di fluidi neutri e dotati di carica elettrica Dinamica di fluidi compressibili e incompressibili Fondamenti di fisica del plasma Dinamica di plasmi di alta temperatura sulla base delle equazioni Magneto idrodinamiche

Oggetto:

Programma

Introduzione, Definizione e proprieta’ elementari di fluido e di un plasma
Moti di particelle singole in campo magnetico e principi di confinamento magnetico in diverse geometrie.
Fisica delle collisioni binarie e coloumbiane e leggi di conservazione
Formulazione generale della dinamica di mezzi continui..Descrizione cinetica di un fluido. Equazione di Boltzmann per fluidi e plasmi (Vlasov) Un esempio applicativo della teoria cinetica: l’ assorbimento di Landau
Momenti dell’equazione di Boltzmann e deduzione delle equazioni fluide.
Deduzione delle equazioni del moto per un plasma collisionale a due fluidi. Equazioni MHD per un singolo fluido.
Criteri generali di stabilità MHD per configurazioni di equilibrio. Instabilita’ e di interscambio. Cenni su instabilità non lineari e processi di saturazione
Dinamica di fluidi ideali. Equazione di continuità, di Eulero, dell’ energia. di vorticità.. Condizioni di equilibrio idrostatico. Condizione di incompressibilità.  Flussi irrotazionali
Dinamica di fluidi viscosi.. Equazione di Navier Stokes. Regime di Hagen Poseuille. Numero di Reynolds e leggi di similarità.
Dinamica lineare dei gas  perfetti. Onde acustiche. Cenni sui metodi di soluzione delle equazioni dinamiche non lineari. Flussi supersonici 
Propagazione di onde in fluidi e plasmi freddi non collisionali .Onde acustiche e magneto-acustiche ed  EM in un plasma magnetizzato. Condizioni di taglio e meccanismi di assorbimento risonante alle frequenze ciclotroniche.

Introduction, Fundamental properties of a fluid and plasma. Single particle motion in magnetic fields and principles of magnetic confinement in different geometries. Physics of binary and coulombian collisions and conservation laws. General formulation of the continuous media dynamics. Kinetic description of fluid and plasma dynamics Boltzmann and Vlasov equation. An application of the kinetic theory: Landau damping.  Moments of Boltzmann equation and derivation of fluid equations. Dynamics of a two-fluids collisional plasma. MHD equations for a fluid of a single species. General stability criteria of MHD equilibrium configurations. MHD and interchange instabilities.  Non-linear instabilities and saturation processe Dynamics of ideal fluids. Euler, continuity, energy, vorticity equations. Hydrostatic equilibrium conditions. Incompressibility conditions Irrotational flows. Dynamics of viscous fluids Navier Stokes equation. Hagen Poseuille regime. Reynolds number and similarity laws. . Linear Dynamics of perfect gases. Acoustic waves. Solutions of non-linear dynamic equations. Supersonic flows. Waves propagations in fluids and non-collisional cold plasmas. Acoustic, magneto-acoustic and EM waves in a magnetized plasma Cut-offs and resonant adsorption of cyclotron waves

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

A Ferrari Appunti alle lezioni di Fluidi e plasmi in astrofisica Tritton, "Fluids Dynamics", ed.Oxford Science F. Huang, Statistical Mechanics, John Wiley Press Batchelor, "An introduction to fluid dynamics",Cambridge University press



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Note

Nessuna propedeuticità obbligatoria. Frequenza non obbligatoria, ma fortemente consigliata. Modalità di esame: orale.

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Ultimo aggiornamento: 06/06/2011 10:08