Ufficio: Dipartimento di Fisica-Stanza 1 B20, Cittadella Universitaria di Monserrato
(specificare il soggetto delle e-mail!) 070 675 4901 Giorno e Orario di ricevimento studenti: Per appuntamento. Normalmente per Scienze naturali il martedi’ e giovedi’ mattina dopo la lezione.
SSD (Settore Scientifico Disciplinare): FIS/01 Codice insegnamento: 1283 CFU (Crediti Formativi Universitari): 8 (64 ore lezioni frontali) Tipologia: 4 CFU di base (a) - 4 CFU affini o integrativi (c) Integrato: no
Anno di corso: 1° Semestre: I e II Sede lezioni: Cittadella Universitaria Monserrato
Prerequisiti Una buona conoscenza della matematica in programma per la Maturità
Obiettivi dell’insegnamento L’acquisizione da parte degli studenti di un metodo di studio critico, della capacita’ di capire e utilizzare un linguaggio rigoroso e di impostare e risolvere quantitativamente i problemi. L’acquisizione delle nozioni di base della Fisica (Meccanica, Elettromagnetismo, Fluidi, Ottica, Termodinamica) con particolare riferimento agli argomenti la cui conoscenza e’ necessaria per la comprensione del mondo abiologico e biologico, la cui conoscenza approfondita e’ affrontata nei corsi caratterizzanti il corso di laurea.
Conoscenze (sapere): nozioni di base della Fisica (Meccanica, Elettromagnetismo, Fluidi, Ottica, Termodinamica).
Abilità/Capacità (saper fare): impostazione dello studio con metodo e continuita’. Saper leggere e criticare i testi. Sapersi esprimere con linguaggio rigoroso. Saper fare collegamenti fra argomenti e fra corsi. Saper impostare e risolvere quantitativamente i problemi.
Comportamenti (saper essere): acquisizione della capacita’ di giudicare lealmente il proprio lavoro, acquisizione della capacita’ di lavorare in equipe, sensibilità alla responsabilità sociale delle organizzazioni, consapevolezza dei rischi delle tecnologie e capacita’ di assumersi delle responsabilita’, sensibilità nei riguardi delle problematiche ambientali, sensibilità alle problematiche interculturali.
Programma del I modulo (I semestre)
INTRODUZIONE Grandezze fisiche, campioni, unita' di misura. Equazioni dimensionali. Cifre significative, notazione scientifica. Misure ed errori.
MECCANICA Il moto. La posizione, i sistemi di riferimento, i vettori. Moto di un 'punto'. La velocita' e l'accelerazione. Le forze. L'equilibrio e il principio d'inerzia. Il moto rettilineo uniforme. I vari tipi di forze: Le interazioni fondamentali, la reazione vincolare, la forza di attrito. Il moto uniformemente accelerato. Moti piani: Composizione di moti. L'accelerazione radiale e tangenziale. Il piano inclinato. Il moto parabolico. Il moto circolare uniforme. Il secondo principio della dinamica: F = m a.
Le interazioni fondamentali a lungo raggio d'azione: La legge di gravitazione universale e la legge di Coulomb. Dalla concezione dell'interazione a distanza a quella di campo. Massa (e carica elettrica). Massa gravitazionale e massa inerziale. Il campo gravitazionale (e il campo elettrico). I vettori g (ed E). Rappresentazione dei campi vettoriali: le linee di campo. Il principio di sovrapposizione. Il peso. Il campo gravitazionale terrestre. Regioni 'piccole': campo uniforme - Caduta dei gravi - Moto del proiettile.
NB: le parti tra parentesi vengono introdotte per essere riprese nel secondo semestre.
L'energia Energia cinetica. Lavoro meccanico. Teorema dell'energia cinetica (dimostrazione per il caso di forza costante). Campi conservativi (dimostrazione nel caso gravitazionale 'uniforme'). Energia potenziale. Principio di conservazione dell'energia meccanica. Il baricentro e il moto del baricentro Quantita' di moto Conservazione della quantita' di moto
SOLIDI E FLUIDI Solidi e fluidi - Densita' e Peso specifico Pressione Elasticita' dei corpi e limite di elasticita' Sforzo di trazione e deformazione. Modulo di Young Sforzo di taglio ed elasticita' tangenziale Compressione e compressibilita' isoterma Fluidi in equilibrio: Pressione in un fluido Pressione di Stevino - Vasi comunicanti Principio di Pascal e pressa idraulica Variazione di pressione con la quota nell'atmosfera Principio di Archimede Forze di coesione e Pressione superficiale Tensione superficiale e contrattilita' delle superfici liquide Pressione delle superfici curve e legge di Laplace Forze di adesione e capillarita'- Legge di Jurin Fluidi in moto: Il campo idrodinamico, linee e tubi di flusso Fluido ideale Principio di continuita' e Portata volumica Equazione di Bernoulli ed Effetto Venturi Corrente fluida viscosa - Legge di Poiseuille Turbolenza e Numero di Reynolds
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ELETTROMAGNETISMO Ripasso: legge di Coulomb, carica elettrica, campo elettrico. Il vettore E Le correnti elettriche Parallelo fra campo elettrico e campo gravitazionale Il potenziale elettrico e il lavoro nel campo elettrico Moto di cariche in campo elettrico Cariche in moto in gas, liquidi, solidi Intensita' di corrente La resistenza e la legge di Ohm La potenza L'effetto Joule La legge di Kirchhoff ai nodi Resistenze in serie e parallelo Conduttori metallici isolati in equilibrio elettrostatico Cenni sui Condensatori
Il campo magnetico Campo dovuto a un filo rettilineo percorso da corrente continua Il vettore B La forza di Lorentz Azione di un campo magnetico su una corrente Cenni sul campo magnetico terrestre Cenni alle onde elettromagnetiche: dalle onde radio ai raggi gamma
OTTICA (GEOMETRICA) Il problema della 'natura' della luce Comportamento della luce - L'ottica geometrica Sorgenti luminose - Propagazione della luce Assorbimento, Trasmissione, Diffusione Riflessione, Rifrazione, Dispersione Legge di Snell - Indice di rifrazione - Riflessione totale Specchi e Lenti sottili: Legge degli specchi - Formula delle lenti Approssimazione parassiale e piccola apertura Immagini reali e virtuali Costruzione delle immagini Lastra a facce piane parallele e Prisma Strumenti ottici: microscopio composto Ingrandimento lineare Limiti dell'ottica geometrica
TERMODINAMICA Sistemi termodinamici: approccio microscopico e macroscopico Sistemi aperti, chiusi, isolati Stati di equilibrio e parametri di stato Il gas perfetto Energia cinetica media e Temperatura Energia totale ed Energia interna La pressione di un gas Scambi di energia e Calore Equazione di stato dei gas perfetti Piano PV e trasformazioni termodinamiche L'energia interna Energia interna e temperatura Termometri e scale termometriche Lavoro nelle trasformazioni termodinamiche aperte e chiuse Il primo principio della termodinamica Il calore Equivalenza fra calore ed energia meccanica. Calore specifico Il secondo principio della termodinamica. I cicli e il rendimento. Le possibilita' di conversione dell'energia L'entropia L'entropia come misura del disordine. Disordine e probabilita' L'aumento di entropia per trasformazioni irreversibili in un sistema isolato Cenni all'entropia negli esseri viventi
Testi di riferimento Testi adottati: Serway, "Principi di Fisica", EdiSES (vol.unico) oppure: Cutnell-Johnson, "Fisica", Zanichelli oppure: Ugo Amaldi, "Corso di Fisica", Zanichelli (2 vol.) Testi di consultazione: "Fisica a cura del PSSC", Zanichelli Halliday-Resnich-Walker, "Fondamenti di Fisica", Ambrosiana Ragozzino-Giordano-Milano, "Fondamenti di Fisica", EdiSES Paul A. Tipler, "Invito alla Fisica", Zanichelli
Strumenti didattici: lavagna e gesso, lucidi, sporadicamente proiezione di video
Metodi didattici: lezioni frontali con esercitazioni, colloqui (col docente e coi tutor)
Lingua di insegnamento: italiano
Materiale didattico a disposizione degli studenti: tutti i testi, anche consigliati, sono presenti nella Biblioteca della Cittadella Universitaria. Durante il corso vengono indicati, per ogni argomento, i testi che il docente ritiene piu’ completi o piu’ chiari. Gli esercizi affrontati nelle esercitazioni vengono spesso messi in rete dai tutor.
Modalità iscrizione esame: presso Bidelleria del dipartimento di Fisica (int. 4791)
Modalità d’esame: possibili prove in itinere scritte e orali e prova finale orale (obbligatoria). Attribuzione di un unico voto finale.
(specificare il soggetto delle e-mail!) 
070 675 4901