66993 - FISICA (A-L)

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2017/2018

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede gli strumenti concettuali e metodologici necessari per la comprensione dei fenomeni fisici la cui conoscenza è indispensabile per la comprensione dei fenomeni naturali e biologici. Lo studente consegue una preparazione di base nel campo della fisica classica (cinematica, dinamica, termologia e termodinamica, elettricità, magnetismo, onde) ed è in grado di risolvere semplici problemi numerici inerenti gli argomenti trattati. Inoltre, lo studente ha la capacità di acquisire dati sperimentali svolgendo semplici esperienze di laboratorio e di elaborare e discuterne i risultati.

Programma/Contenuti

Viene riportato il programma svolto nelle lezioni frontali del corso, seguito dai riferimenti ai capitoli e paragrafi del testo consigliato.

La Fisica e la sua relazione con la Biologia. Definizione operativa delle grandezze fisiche. Le grandezze fondamentali della meccanica e le loro unità nel Sistema Internazionale. Equazioni dimensionali. Incertezza in una misura, cifre significative, regole di approssimazione. La notazione scientifica.

Cinematica. Sistema di riferimento, posizione, spostamento. Descrizione del moto mediante tabelle, diagrammi ed equazioni. Moto rettilineo uniforme. Velocità media. Moto non uniforme. Velocità istantanea. Accelerazione media e istantanea. Moto uniformemente accelerato. Caduta dei gravi. Grandezze scalari e vettoriali. Velocità e accelerazione come vettori. Moto dei proiettili. Il moto circolare uniforme.

Moto relativo. Composizione delle velocità. Sistemi di riferimento inerziali. I tre principi della dinamica. La forza peso e la legge di gravitazione universale. Moti orbitali; la terza legge di Keplero. Forze di attrito statico e dinamico. Forza normale. Tensione.

Lavoro di una forza. Energia cinetica. Teorema dell'energia cinetica. Forze conservative. Energia potenziale. Relazione tra forza ed energia potenziale. Energia potenziale gravitazionale. Forze elastiche. Energia potenziale elastica. Energia meccanica e sua conservazione. Energia interna. Conservazione dell'energia. Quantità di moto e sua conservazione. Urti elastici e anelastici.

Sistemi di punti materiali. Centro di massa. Variabili angolari. Energia cinetica di un corpo rigido in rotazione intorno a un asse fisso. Momento d'inerzia. Momento di una forza. Momento angolare e sua conservazione.

Statica dei fluidi. Pressione e densità. Legge di Stevino; legge di Archimede. Fluidi ideali in movimento. Portata ed equazione di continuità. Teorema di Bernoulli.

Sistema termodinamico. Variabili e stato termodinamico. Temperatura e quantità di calore. Scale termometriche. Leggi dei gas e temperatura assoluta; equazione di stato dei gas perfetti. Cenni di teoria cinetica dei gas. Interpretazione microscopica della temperatura.

Il primo principio della Termodinamica. Macchine termiche. Il secondo principio della termodinamica. Entropia e sua interpretazione statistica.

Moto armonico; connessione con il moto circolare uniforme. Piccole oscillazioni del pendolo. Fenomeni ondulatori. Onde trasversali e longitudinali. Propagazione di un impulso lungo una corda. Oscillazioni trasversali di una corda. Equazione dell'onda. Lunghezza d'onda, periodo, pulsazione, frequenza, numero d'onda. Interferenza. Principio di Huygens. Riflessione. Rifrazione. Legge di Snell, dispersione cromatica. Esperimento di Young della doppia fenditura.

La carica elettrica e la sua conservazione. Conduttori e isolanti. Legge di Coulomb. Campo elettrico. Campo elettrico di una carica puntiforme e di un dipolo. Momento di dipolo. Campo elettrico dovuto a una carica uniformemente distribuita su un piano. Potenziale elettrico. Relazione tra potenziale e campo. Energia potenziale di un dipolo in un campo elettrico uniforme. Capacità elettrica. Capacità di un condensatore piano. Costante dielettrica relativa.

Corrente elettrica. Resistenza. Legge di Ohm. Generatori di forza elettromotrice ideali e reali. Analisi di semplici circuiti in corrente continua: leggi di Kirchhoff. Resistenze in serie e in parallelo. Potenza nei circuiti elettrici. Amperometri e Voltmetri.

Magnetismo: fenomenologia elementare. Forza di Lorentz. Momento di dipolo magnetico. Campo magnetico dovuto ad un filo rettilineo. Forza tra due conduttori paralleli percorsi da corrente.

Induzione elettromagnetica. Legge di Faraday. Le onde elettromagnetiche. Lo spettro delle onde elettromagnetiche.

Cap.1, 2, 3, 4. Cap. 5 (eccetto 5.3, 5.8). Cap.6. Cap.7. Cap.8. Cap.9 (eccetto 9.3, 9.4). Cap. 10 (eccetto 10.11, 10.12, 10.13). Cap. 11(eccetto 11.5, 11.9, 11.12). Cap.13 (eccetto 13.4, 13.10). Cap.14: 14.1, 14.2, 14.3. Cap. 15. Cap. 16 (eccetto 16.10, 16.11). Cap. 17 (eccetto 17.10). Cap.18 (eccetto 18.6, 18.7, 18.9). Cap.19 (eccetto 19.4, 19.5). Cap. 20 (eccetto 20.7, 20.8, 20.10). Cap. 21: 21.1, 21.2, 21.5. Cap. 22: 22.2, 22.3. Cap. 24: da 24.1 a 24.6.

Testi/Bibliografia

Testo Consigliato: Douglas C. Giancoli. FISICA Principi e Applicazioni. Seconda Edizione. Casa Editrice Ambrosiana.

Metodi didattici

Il corso è articolato in tre moduli didattici: il primo (7 CFU), teorico, è costituito da lezioni frontali accompagnate dallo svolgimento e discussione di semplici esercizi precedentemente proposti agli studenti. Il secondo ed il terzo modulo sono di carattere sperimentale e prevedono attività di laboratorio (1 CFU) per  3 esperienze (meccanica, termologia, ottica) e di elaborazione dei dati acquisiti in laboratorio (1 CFU).



Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento prevede un esame scritto e ed un colloquio orale. La prova scritta, generalmente della durata di 2 ore, consiste nella risoluzione di semplici problemi riguardanti gli argomenti svolti durante le lezioni frontali. E' ammesso l'uso di libri di testo, appunti e calcolatrici. Per accedere all'esame orale è necessario avere superato la prova scritta ed avere preso parte a tutte le esercitazioni di laboratorio ed elaborazione dati. La validità della prova scritta è limitata agli appelli dell'anno accademico durante il quale la prova scritta è stata superata. Il colloquio orale verte sugli argomenti trattati durante le lezioni frontali e può includere domande sulle esperienze condotte in laboratorio.



Strumenti a supporto della didattica

I testi e le soluzioni di numerosi problemi assegnati precedentemente in prove scritte sono disponibili in formato elettronico  al sito http://campus.unibo.it/.

Le esercitazioni di laboratorio e di elaborazione dei dati si svolgono nel Laboratorio di Fisica del Dipartimento di Fisica e Astronomia (via Irnerio 46) e nell'aula informatica del Dipartimento  di Scienze Biologiche, Geologiche e Ambientali (via Selmi 3).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Giovanni Venturoli

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