FISICA 1
Anno accademico 2024/2025 - Docente: ANTONINO SCANDURRARisultati di apprendimento attesi
Il corso si pone l'obiettivo di fornire concetti di base e strumenti metodologici importanti per interpretare
e studiare i principali fenomeni fisici.
Particolare importanza verrà data al contributo della fisica nelle applicazioni nel campo biomedico
contenute nel programma. Al termine del corso, lo studente avrà acquisito capacità di ragionamento
induttivo e deduttivo, sarà in grado di schematizzare un fenomeno in termini di grandezze fisiche e di
impostare un problema e risolverlo con metodi analitici. La correttezza formale nell’esposizione degli
argomenti trattati viene tenuta in particolare considerazione, nell'ambito delle conoscenze matematiche
acquisite dallo studente in corsi precedenti.
Obiettivi formativi del corso saranno quindi la conoscenza e la capacità di comprensione dei fondamenti
della fisica e competenze applicative relative a procedure metodologiche e strumentali utili anche nella
ricerca in campo biologico.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Il corso prevede 7 CFU di lezioni frontali (49 ore) e 1 CFU (12 ore) di esercitazioni in aula.
Le lezioni frontali avranno per oggetto contenuti metodologici della disciplina, contenuti applicativi e la
risoluzione di problemi.
Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte
necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma
previsto e riportato nel syllabus.
Prerequisiti richiesti
Frequenza lezioni
La frequenza e' consigliata.
La frequenza alle lezioni, e lo studio conseguente, saranno di grande utilità per la comprensione dei vari
argomenti. In aula verrà affrontata anche la risoluzione di esercizi simili a quelli contenuti nella prova
scritta.
Contenuti del corso
LA DESCRIZIONE DEL MOTO: Vettori spostamento, velocità e accelerazione, moto con velocità costante, moto con accelerazione costante, moto in due dimensioni.
DINAMICA, LE LEGGI DEL MOTO: Forza, Prima, Seconda e Terza legge di Newton, forza gravitazionale, moto di un proiettile, forze di attrito, dinamica del moto circolare; moto in presenza di forze ritardanti dipendenti dalla velocità.
LAVORO ED ENERGIA: Lavoro di una forza - Teorema dell'energia cinetica - Forze conservative – Potenziale - Conservazione dell'energia meccanica - Conservazione della quantità di moto.
MOTO ROTAZIONALE: Cinematica rotazionale - Momento delle forze - Conservazione del momento angolare - Campo gravitazionale ed elettrostatico - Teorema di Gauss e sue applicazioni.
MECCANICA DEI FLUIDI: Proprietà dei fluidi - Statica dei fluidi: leggi di Pascal, Stevino e Archimede - Fluidi ideali e teorema di Bernoulli - Moto laminare di un fluido viscoso: legge di Poiseuille - Circolazione del sangue e lavoro del cuore – Flusso turbolento - Sedimentazione - Fenomeni di superficie: legge di Laplace e fenomeni di capillarità.
TERMODINAMICA: Termometria e calorimetria- Calore specifico delle sostanze - Elementi di teoria cinetica dei gas - Stato di un sistema termodinamico - Esperienza di Joule - Equivalenza fra calore e lavoro - Energia interna e primo principio della termodinamica - Generalità delle trasformazioni termodinamiche - Processi reversibili ed irreversibili – Macchine termiche- Secondo principio della termodinamica – Entropia.
CARICA ELETTRICA, CAMPO E POTENZIALE ELETTROSTATICO: Carica elettrica -– Conduttori e isolanti- Legge di Coulomb- Campo elettrostatico - Linee di forza, il potenziale e l’energia potenziale elettrostatica - Condensatori - Dielettrico - Densità di energia del campo elettrico.
CORRENTE ELETTRICA: Corrente elettrica - Resistenza e legge di Ohm - Correnti elettriche nei conduttori e negli elettroliti - Modello per la conduzione elettrica - Energia e potenza elettrica - Conduzione degli impulsi nel sistema nervoso.
CAMPI MAGNETICI: Campo magnetico - Moto di una particella carica in un campo magnetico - Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente - Campo magnetico prodotto da una corrente - Legge di Biot-Savart, - Legge di Ampere - Forza elettromotrice indotta - Legge di Faraday e l’induzione - Legge di Lenz - Equazioni di Maxwell - Onde elettromagnetiche.
FENOMENI ONDULATORI: Moto ondulatorio -Equazione delle onde - Onde longitudinali e trasversali - Onde piane ed onde sferiche - Onde monocromatiche - Effetto Doppler - Il suono e le sue caratteristiche - Fisica dell'orecchio - Ultrasuoni.
ELEMENTI DI OTTICA: Riflessione e rifrazione - Legge di Snell - Principio di Huygens- Approssimazione dell'ottica geometrica - Diottro sferico - Lenti sottili - Costruzione geometrica delle immagini - Microscopio - Ottica fisica - Sorgenti coerenti - Interferenza - Diffrazione - Reticolo di diffrazione - Potere risolutivo di uno strumento ottico – Polarizzazione.
Testi di riferimento
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Introduzione e vettori | Testo 1.: cap 1; Testo 2.: cap. 1, par. 3.1-3.5 |
| 2 | Descrizione del moto | Testo 1: cap.2, cap.3; Testo 2.: cap.2, cap.3 |
| 3 | Leggi della dinamica | Testo 1: cap.5; Testo 2.: cap.4 |
| 4 | Forze di attrito e dinamica del moto circolare | Testo 1: cap.4; Testo 2: par.4.8; cap.5 |
| 5 | Energia e Lavoro | Testo 1: cap.6; Testo 2.: par. 6.1-6.3 |
| 6 | Conservazione della quantità di moto | Testo 1: par. 8.1, 8.2; Testo 2.: par 7.1, 7.2 |
| 7 | Campi conservativi - Potenziale - Energia Meccanica | Testo1:cap.7; Testo 2.:par 6.4-6.10 |
| 8 | Moto rotazionale | Testo 1: cap.10; Testo 2.: cap.8 |
| 9 | Meccanica dei Fluidi | Testo 1: cap.15; Testo 2.: cap.10 |
| 10 | Temperatura e teoria cinetica dei gas | Testo 1: cap.16; Testo 2.: cap.13 |
| 11 | Principi della Termodinamica | Testo 1: cap.17, cap.18; Testo 2.: cap.14, 15 |
| 12 | Forze Elettriche e Campi Elettrici | Testo 1: cap.19; Testo 2.: cap.16 |
| 13 | Potenziale Elettrico e Capacita' | Testo 1: cap. 20; Testo 2.: cap.17 |
| 14 | Corrente Elettrica e legge di Ohm | Testo 1: par. 21.1-21.4; Testo 2.: cap.18 |
| 15 | Forze e Campi Magnetici | Testo 1: cap.22; Testo 2.: cap.20 |
| 16 | Legge di Faraday e Induttanza | Testo 1: cap.23; Testo 2.: par. 21.1-21.3, 22.1 |
| 17 | Onde elettromagnetiche | Testo 1: par 24.7; Testo 2.: cap.22 |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
L’esame consiste in due prove, una scritta e una orale. Lo scritto verrà valutato ai fini dell’ammissione
alla prova orale. La valutazione della prova orale costituisce il voto finale. Lo studente può decidere di
fare la parte orale nello stesso appello in cui ha svolto lo scritto o nell’appello successivo. Superata la
prova scritta, consistente nella risoluzione di alcuni esercizi (normalmente 4), l'esame orale darà modo di
verificare la conoscenza, la comprensione e l’esposizione degli argomenti trattati durante le lezioni.
Prove in itinere
Gli studenti frequentanti potranno effettuare delle prove in itinere. Verranno effettuate due verifiche in
itinere: la prima a metà corso sulla parte del programma fino alla fluidodinamica, la seconda alla fine del
corso sugli argomenti della restante parte del programma. Coloro che superano le verifiche in itinere
sono esonerati dal compiere la prova scritta prevista per l’esame finale, qualora questo venga sostenuto
entro la Prima Sessione di esame.
Le prove in itinere consistono nella somministrazione di quesiti a risposta multipla e a risposta chiusa e/o
esercizi.
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo
dovessero richiedere.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Le leggi della dinamica, forze di attrito, forze conservative, lavoro ed energia, onde acustiche, teorema di
Bernoulli, velocità di sedimentazione, campo elettrico e potenziale elettrico, legge di Faraday, le onde
elettromagnetiche, fibre ottiche, moto di una carica in un campo magnetico.