FISICA

Crediti: 
8
Settore scientifico disciplinare: 
FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA) (FIS/07)
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire le nozioni di base indispensabili per una comprensione dei meccanismi e delle leggi che governano la natura e che stanno alla base delle proprietà della materia, con particolare attenzione ad approfondimenti utili alla comprensione dei processi chimici e biologici in modo da poter comprendere concetti che vengono affrontati nei corsi degli anni successivi. Il corso intende fornire inoltre gli strumenti per impostare e risolvere i problemi.

Prerequisiti

Conoscenza di base di calcolo algebrico e analisi matematica.

Contenuti dell'insegnamento

Grandezze e unita' di misura. Sistemi di coordinate. Vettori.
MECCANICA. Forza. Spostamento. Velocita'. Accelerazione. Moti notevoli. Leggi di Newton. Forza di gravita'. Moti in caduta libera. Velocita' relativa. Forza normale. Tensione di una fune. Forza di attrito. Forza elastica. Forza centripeta. Moto circolare uniforme e non-uniforme. Moti periodici. Moto armonico semplice. Pendolo semplice. Legge di gravitazione universale. Lavoro. Energia cinetica. Energia potenziale. Conservazione dell'energia meccanica. Principio di conservazione dell'energia generalizzato. Potenza. Quantità di moto e sua conservazione. Impulso. Urti. Moti rotazionali. Energia cinetica rotazionale. Momento di una forza e di una coppia di forze. Equilibrio di un corpo rigido. Teorema dell'energia cinetica per i moti rotazionali. Momento angolare e sua conservazione. FLUIDI. Pressione. Legge di Stevino. Principio di Pascal. Principio di Archimede. Flusso laminare e turbolento. Portata. Equazione di continuita’. Equazione di Bernoulli. Tubo di Venturi. Teorema di Torricelli. Fluidi reali. Coefficiente di viscosità e legge di Stokes. Equazione di Poiseuille. Numero di Reynolds. Tensione superficiale.
TERMODINAMICA. Temperatura e scale termometriche. Principio zero della termodinamica. Dilatazione termica. Equazione di stato dei gas perfetti e dei gas reali. Teoria cinetica dei gas. Diffusione e legge di Fick. Calore. Energia interna. Capacita’ termica e calore specifico. Calore latente e cambiamenti di fase. Conduzione, convezione e irraggiamento. Trasformazioni termodinamiche. Primo principio della termodinamica. Isobare. Isocore. Isoterme. Adiabatiche. Cicli. Calori specifici a P costante e V costante per un gas perfetto. Secondo principio della termodinamica. Macchine termiche e rendimento. Ciclo di Carnot. Macchine frigorifere e pompe di calore. Entropia.
ELETTROMAGNETISMO. Carica elettrica. Conduttori e isolanti. Conduzione e induzione. Legge di Coulomb. Campo elettrico. Distribuzioni particolari di cariche e campo elettrico generato. Flusso del campo elettrico. Legge di Gauss. Energia potenziale elettrica. Potenziale elettrico. Circuiti. Condensatori. Corrente elettrica. Resistenze. Legge di Ohm. Potenza elettrica. Effetto Joule. Campo magnetico. Forza magnetica. Moto di una particella carica in un campo magnetico uniforme. Forza di Lorentz. Effetto Hall. Fili e spire. Legge di Ampere. Solenoidi. Magnetismo nella materia. Flusso del campo magnetico. Legge di Faraday dell’induzione. Legge di Lenz. Conduttore in moto in un campo magnetico uniforme. Generalizzazione del teorema di Ampere. Equazioni di Maxwell nel vuoto (cenni).
OTTICA. Onda elettromagnetica e spettro elettromagnetico. Polarizzazione. Principio di Huygens. Interferenza. Diffrazione. L'approssimazione dell'ottica geometrica. Riflessione e rifrazione. Legge di Snell. Riflessione totale. Lenti sottili e formazione delle immagini. Relazione tra i punti coniugati. Formula dei costruttori di lenti. Cristallino e formazione delle immagini nell'occhio. Specchi piani e specchi sferici. Costruzione delle immagini e relazione tra i punti coniugati. La dispersione della luce.

Programma esteso

Grandezze e unita' di misura. Sistemi di coordinate. Vettori.
MECCANICA. Forza. Spostamento. Velocita'. Accelerazione. Moti notevoli. Leggi di Newton. Forza di gravita'. Moti in caduta libera. Velocita' relativa. Forza normale. Tensione di una fune. Forza di attrito. Forza elastica. Forza centripeta. Moto circolare uniforme e non-uniforme. Moti periodici. Moto armonico semplice. Pendolo semplice. Legge di gravitazione universale. Lavoro. Energia cinetica. Energia potenziale. Conservazione dell'energia meccanica. Principio di conservazione dell'energia generalizzato. Potenza. Quantità di moto e sua conservazione. Impulso. Urti. Moti rotazionali. Energia cinetica rotazionale. Momento di una forza e di una coppia di forze. Equilibrio di un corpo rigido. Teorema dell'energia cinetica per i moti rotazionali. Momento angolare e sua conservazione. FLUIDI. Pressione. Legge di Stevino. Principio di Pascal. Principio di Archimede. Flusso laminare e turbolento. Portata. Equazione di continuita’. Equazione di Bernoulli. Tubo di Venturi. Teorema di Torricelli. Fluidi reali. Coefficiente di viscosità e legge di Stokes. Equazione di Poiseuille. Numero di Reynolds. Tensione superficiale.
TERMODINAMICA. Temperatura e scale termometriche. Principio zero della termodinamica. Dilatazione termica. Equazione di stato dei gas perfetti e dei gas reali. Teoria cinetica dei gas. Diffusione e legge di Fick. Calore. Energia interna. Capacita’ termica e calore specifico. Calore latente e cambiamenti di fase. Conduzione, convezione e irraggiamento. Trasformazioni termodinamiche. Primo principio della termodinamica. Isobare. Isocore. Isoterme. Adiabatiche. Cicli. Calori specifici a P costante e V costante per un gas perfetto. Secondo principio della termodinamica. Macchine termiche e rendimento. Ciclo di Carnot. Macchine frigorifere e pompe di calore. Entropia.
ELETTROMAGNETISMO. Carica elettrica. Conduttori e isolanti. Conduzione e induzione. Legge di Coulomb. Campo elettrico. Distribuzioni particolari di cariche e campo elettrico generato. Flusso del campo elettrico. Legge di Gauss. Energia potenziale elettrica. Potenziale elettrico. Circuiti. Condensatori. Corrente elettrica. Resistenze. Legge di Ohm. Potenza elettrica. Effetto Joule. Campo magnetico. Forza magnetica. Moto di una particella carica in un campo magnetico uniforme. Forza di Lorentz. Effetto Hall. Fili e spire. Legge di Ampere. Solenoidi. Magnetismo nella materia. Flusso del campo magnetico. Legge di Faraday dell’induzione. Legge di Lenz. Conduttore in moto in un campo magnetico uniforme. Generalizzazione del teorema di Ampere. Equazioni di Maxwell nel vuoto (cenni).
OTTICA. Onda elettromagnetica e spettro elettromagnetico. Polarizzazione. Principio di Huygens. Interferenza. Diffrazione. L'approssimazione dell'ottica geometrica. Riflessione e rifrazione. Legge di Snell. Riflessione totale. Lenti sottili e formazione delle immagini. Relazione tra i punti coniugati. Formula dei costruttori di lenti. Cristallino e formazione delle immagini nell'occhio. Specchi piani e specchi sferici. Costruzione delle immagini e relazione tra i punti coniugati. La dispersione della luce.

Bibliografia

Halliday-Resnick - Fondamenti di Fisica - Casa Editrice Ambrosiana
Serway & Jewett - Principi di Fisica – EdiSES
J.S. Walker – Fondamenti di Fisica – Pearson
Giancoli - Fisica – Ambrosiana

Metodi didattici

Durante il corso verranno presentati mediante lezioni frontali i temi di fisica classica riportati nella sezione “contenuti”. Gli argomenti affrontati verranno puntualmente corredati da numerosi esempi ed esercizi che consentiranno allo studente di comprendere le possibili applicazioni dei concetti spiegati.

Modalità verifica apprendimento

Esame scritto in cui verrà richiesta sia la risoluzione di problemi che la risposta a domande sui principi e i concetti fondamentali della fisica spiegati a lezione.
Raggiunta la sufficienza nella prova scritta, lo studente può integrare l’esame con una prova orale per migliorare il punteggio ottenuto.

Altre informazioni

Il corso partecipa al Progetto IDEA, usufruendo dell'aiuto di un docente di scuola superiore che, in ore dedicate, approfondirà la parte di esercitazioni e problemi.