FISICA

Crediti: 
8
Sede: 
PARMA
Anno accademico di offerta: 
2021/2022
Responsabile della didattica: 
Settore scientifico disciplinare: 
FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA) (FIS/07)
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Anno di corso: 
1
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

1. Conoscenza e capacità di comprensione
Conoscere e comprendere gli aspetti di base della fisica classica e delle leggi fisiche che la regolano.
Riconoscere ed esemplificare le leggi fondamentali della Fisica classica, Dinamica, Termodinamica ed Elettromagnetismo, con particolare attenzione ai principi di conservazione.
Spiegare il significato delle grandezze fisiche introdotte
Ricordare le unità di misura fondamentali
Confrontare sistemi fisici, individuando analogie e differenze
Inferire dall’osservazione diretta di un fenomeno semplice le leggi fisiche che lo descrivono
2. Conoscenza e capacità di comprensione applicate
applicare le leggi fisiche conosciute per descrivere il sistema in esame
applicare le leggi fisiche conosciute per impostare in modo simbolico semplici problemi
eseguire l’analisi dimensionale
applicare le conoscenze acquisite per esplicitare la relazione tra grandezze fisiche
eseguire semplici esercizi con i relativi calcoli numerici
Lo studente dovrà essere in grado di orientarsi nella valutazione di analogie e differenze tra sistemi fisici e nella comprensione delle leggi fisiche. Egli dovrà aver acquisito la capacità di comprendere negli aspetti essenziali le leggi della fisica classica, di eseguire semplici esercizi con un ragionevole grado di autonomia, di elaborare e analizzare statisticamente i risultati di misure e sintetizzare i problemi nei loro aspetti essenziali.
3. Autonomia di giudizio
Saper interpretare i dati di un problema
Saper analizzare le definizioni
Saper valutare con senso critico i limiti di validità dei modelli fisici sviluppati
Saper riconoscere la corretta formulazione di leggi fisiche.

Saper attribuire a ogni fenomeno in esame un quadro di riferimento di leggi fisiche

Gli studenti, alla fine del corso, dovranno dimostrare di aver migliorato le loro capacità critiche e di formulazione di giudizio, in particolare di interpretare i dati di un problema, riflettere sui fenomeni che osserva, studiare in modo autonomo, comunicare idee-problemi-soluzioni così da sviluppare quelle capacità di apprendimento che sono necessarie per intraprendere studi successivi anche in campo biofisico o svolgere attività professionali ad esso connesso.
4. Abilità comunicative
Saper esplicitare le leggi fisiche della Meccanica, Termodinamica, Elettromagnetismo in modo chiaro, sintetico ed efficace
5. Capacità di apprendere
studiare in autonomia
collegare tra loro argomenti diversi trattati nel corso e argomenti affrontati in altri insegnamenti (Chimica, Matematica, Biologia)
valutare il proprio grado di comprensione provando a risolvere problemi simili ma non identici a quelli già affrontati a lezione
leggere testi di base e anche di livello più avanzato con un ragionevole grado di autonomia
saper modificare il proprio quadro concettuale di fronte a problemi semplici di cui non si riesca a determinare immediatamente la soluzione

Contenuti dell'insegnamento

MECCANICA
MECCANICA DEI FLUIDI
TERMODINAMICA
ELETTROMAGNETISMO
Il corso ha come scopo quello di fornire, in modo semplificato, alcune conoscenze di base indispensabili per poter comprendere concetti che vengono affrontati in seguito nei corsi degli ambiti chimico e biologico.

Programma esteso

MECCANICA
Grandezze Fisiche e Sistemi di unità di misura. Vettori e scalari. Operazioni con i vettori. Scomposizione lungo gli assi cartesiani. Diagramma spaziotempo. Posizione, velocità media e istantanea, accelerazione media e istantanea. Leggi orarie di moti particolari. Vettori posizione, velocità e accelerazione. Leggi della dinamica. Sistemi di riferimento inerziali. Forze fondamentali. Legge di gravitazione universale e forza di gravità. Attriti. Lavoro di una forza. Prodotto scalare. Teorema dell'energia cinetica. Forze conservative ed energia potenziale. Conservazione dell'energia meccanica. Lavoro svolto da forze non conservative. Impulso di una forza. Conservazione della quantità di moto. Urti. Centro di massa. Condizioni generali di equilibrio. Moto rotatorio. Energia cinetica di un corpo in rotazione. Momento di inerzia. Prodotto vettoriale Momento di una forza. Momento angolare.
MECCANICA DEI FLUIDI
Pressione. Modulo di volume. Legge di Pascal. Principio di Archimede.Caratteristiche del flusso. Equazione di continuità. Teorema di Bernoulli. Applicazioni del teorema di Bernoulli. Viscosità e flusso dei fluidi viscosi. Legge di Poiseuille. Moto laminare. Moto turbolento. Numero di Reynolds. Forze di trascinamento viscoso. Forze di trascinamento ad alte velocità. Diffusione molecolare. Centrifugazione. Tensione superficiale. Capillarità. Legge di Laplace.
TERMODINAMICA
Principio zero della termodinamica. La dilatazione dei solidi. Temperatura. Teoria cinetica dei gas. Teorema di equipartizione dell'energia. Il calore e l'energia interna. Calore specifico. Calore specifico di un gas ideale monoatomico e biatomico. Calore latente e transizioni di fase. Lavoro e calore. Primo principio. Trasformazioni particolari. Meccanismi di trasmissione del calore. Propagazione del calore Macchine termiche. Trasformazioni reversibili ed irreversibili. Entropia. Significato microscopico dell'entropia. Secondo principio della termodinamica. Variazione di entropia nel ciclo di Carnot. Variazione di entropia nei processi irreversibili. Funzioni termodinamiche: Entalpia, Energia libera di Gibbs. Criteri di spontaneità. La pressione osmotica.
ELETTROMAGNETISMO
La carica elettrica. Isolanti e conduttori. Carica per induzione e polarizzazione. Forza di Coulomb. Campo elettrico. Campo elettrico di una carica puntiforme e di un dipolo. Campo generato da una distribuzione continua di cariche. Linee di campo. Flusso del campo elettrico. Teorema di Gauss. Applicazioni del teorema di Gauss. Potenziale elettrico. Superfici equipotenziali. Momento su un dipolo in un campo elettrico uniforme. Energia potenziale. Capacità. Condensatore. Collegamento di condensatori in serie ed in parallelo. Energia immagazzinata in un condensatore. Effetto degli isolanti sulla capacità. Corrente elettrica. resistenza e legge di Ohm. Legge di Joule. Collegamento di resistenze in serie ed in parallelo. Magneti permanenti. Forza di Lorentz. Campo magnetico. Forza su un conduttore percorso da corrente. Momento magnetico di una spira. Legge di Biot-Savart. Campo magnetico di un filo infinitamente lungo percorso da corrente. Teorema di Ampère. Legge di Faraday. Generatore di corrente alternata. f.e.m. indotte e campi elettrici. Energia immagazzinata nel campo magnetico. Teorema di Ampère generalizzato. Le equazioni di Maxwell . Le onde elettromagnetiche. Energia trasportata dalle onde e.m. Lo spettro delle onde e.m. Polarizzazione delle onde e.m. Rifrazione della luce. Dispersione delle luce.

Bibliografia

Principi di Fisica Serway Jewett EdiSES
Fondamenti di Fisica J.S. Walker Pearson Addison- Wesley

Metodi didattici

Le attività didattiche si svolgeranno con lezioni frontali, talvolta alternate ad un approccio euristico socratico. Gli argomenti affrontati verranno puntualmente corredati da esempi e semplici esercizi che consentono allo studente di comprendere le modalità di applicazione dei concetti esposti.
Ogni settimana si svolgeranno due ore di esercitazioni nell’ambito del progetto Idea, volte ad aiutare il recupero degli studenti con OFA in Fisica nel test di autovalutazione e fornire a tutti occasioni di esercitazioni sugli argomenti affrontati a lezione.
Le slide utilizzate durante le lezioni verranno caricati su Elly prima dell’inizio del corso.
Le slide del corso sono considerate parte integrante della bibliografia di riferimento.
Si raccomanda agli studenti non frequentanti di controllare il materiale didattico disponibile e le indicazioni fornite dal docente tramite la piattaforma Elly.

Modalità verifica apprendimento

La valutazione sommativa degli apprendimenti prevede un esame scritto, comprendente 30 domande a risposta chiusa, tese a valutare la comprensione e la capacità di applicazione delle leggi fisiche. La durata della prova è di 1 ora. L’assegnazione del punteggio delle prove (0-30) viene effettuato mediante conteggio delle risposte esatte.
Durante il corso vengono somministrate 2 prove parziali, il superamento delle quali consente di avere un punto di bonus per ciascuna prova, per un massimo quindi di 2 punti, che si somma al punteggio conseguito nella prova scritta.
Raggiunta la sufficienza nella prova scritta, lo studente può eventualmente integrare l’esame con una prova orale per migliorare il punteggio ottenuto.
Per aiutare la preparazione della prova scritta, su Elly sono fornite prove esemplificative.
Gli studenti possono utilizzare calcolatrici scientifiche durante la prova.
I punteggi verranno pubblicati su esse3.
Nel caso in cui la situazione sanitaria dovesse impedire lo svolgimento delle prove di esame in presenza, le prove si svolgeranno in modalità online utilizzando le piattaforme Teams ed Elly.