Fisica

A.A. 2024/2025
6
Crediti massimi
64
Ore totali
SSD
FIS/07
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Fornire gli elementi necessari a comprendere i principali fenomeni fisici, soprattutto quelli più specificamente collegati alla figura formata dal Corso di Laurea. 
Risultati apprendimento attesi
Verranno acquisite le conoscenze di base per interpretare i principali fenomeni fisici; imposta concettualmente e affronta numericamente problemi inerenti gli aspetti fisici delle discipline agrarie e ambientali. 
Corso singolo

Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.

Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Secondo semestre

Programma
Presentazione del docente e del corso (programma del corso, modalità di esame, scritto, orale e prove in itinere).
- Obiettivi della Fisica. Grandezze fondamentali e derivate, unità di misura. Il Sistema Internazionale di unità di misura. Come si presenta il risultato di una misura o il valore di una grandezza. Errori relativi ed assoluti, unità di misura (u.d.m.) e notazione scientifica. Cifre significative. Controllo dimensionale (equazioni dimensionali).
- Cinematica unidimensionale. Velocità media (vettoriale e scalare), velocità istantanea (con richiami al concetto di derivata prima) e legge oraria del moto rettilineo uniforme (r.u.).
- L'accelerazione media e istantanea (con richiami al concetto di derivata seconda). Il moto rettilineo uniformemente accelerato (r.u.a) e sua legge oraria.
- Cinematica a due e tre dimensioni: vettori e richiami di algebra vettoriale, anche nel piano e nello spazio cartesiano (somma e differenza di vettori, scomposizione di un vettore e versori nel piano e nello spazio cartesiano, prodotto di un vettore per uno scalare, prodotto scalare e prodotto vettoriale di due vettori). La caduta dei gravi e il moto dei proiettili. Il moto dei proiettili come composizione di moti r.u. e r.u.a. Grandezze caratteristiche del moto dei proiettili: gittata, tempo di volo, massima quota. Traiettoria parabolica.
- Il moto circolare uniforme (m.c.u.). Velocità tangenziale, velocità angolare, velocità vettoriale e accelerazione centripeta.
- Il moto circolare uniforme in coordinate cartesiane. Il moto armonico (m.a.), periodicità del m.a. e altre grandezze caratteristiche. Il m.c.u. come composizione di moti armonici.
- Dinamica. I principio di Newton, massa e inerzia. Definizione operativa di massa. Le forze: definizione operativa di forza: l'equazione di Newton F=ma e il secondo principio della dinamica.
- Esempi di forze: la forza gravitazionale, la forza peso e l'accelerazione di gravità. Il principio di azione e reazione. Reazioni vincolari, funi e tensioni.
- Metodologia per la soluzione di problemi di dinamica (diagramma delle forze o di corpo libero, eq. vettoriale --> eq. scalari...).
- Forze di attrito. Origine microscopica dell'attrito. Attrito statico e dinamico. Attrito del mezzo.
- La potenza e la relazione con forza e velocità.
- Il teorema dell'energia cinetica (relazione lavoro-energia).
- Forze conservative: energia potenziale e conservazione dell'energia meccanica, con particolare riferimento alla forza gravitazione e a quella elastica (legge di Hooke). Conservazione dell'energia generalizzata in presenza di forze non conservative.
- Solo se compatibile con lo svolgimento del programma che segue: quantità di moto e sua conservazione. Equilibrio di corpi che scivolano e che rotolano. Cenni di dinamica rotazionale: momento angolare, momento di una forza. Momento di inerzia. Leve di diverso tipo.
- Meccanica dei Fluidi. Introduzione alla statica dei fluidi: densità e pressione. Legge di Stevin(o), principio di Pascal (esempio: martinetto idraulico). Principio di Archimede e spinta di galleggiamento, peso apparente.
- Dinamica dei fluidi. I fluidi ideali. La portata e la conservazione della massa: equazione di continuità in regime laminare per fluidi incomprimibili. La conservazione dell'energia meccanica nei fluidi in regime laminare (e irrotazionale): equazione di Bernoulli in assenza di attriti. Esempi vari. Equazioni di Venturi e di Torricelli.
- Applicazioni del Teorema di Bernoulli: fuoriuscita di liquido da un forellino, tubo di Venturi.
- Calorimetria e temperatura. Fenomeni termici. Temperatura e termometri: la dilatazione termica lineare e volumica, la scala centigrada della temperatura e la scala dei gas perfetti. Calore come energia scambiata per effetto di una differenza di temperatura: relazione fondamentale della calorimetria, capacità termica e calore specifico. Calore specifico molare. Cambiamenti di stato, arresti termici e calori latenti.
- Meccanismi di trasferimento del calore: conduzione e legge di Fourier, convezione e irraggiamento (e leggi di Stefan-Boltzmann e di Wien), con introduzione allo spettro elettromagnetico. Effetto serra.
- Gas perfetti (ideali) e gas reali: punti di vista macroscopico e microscopico, temperatura critica. Leggi di Avogadro, Boyle, Charles e Gay-Lussac. Equazione di stato dei gas ideali. Teoria cinetica dei gas applicata ai gas perfetti: legge di Joule-Clausius, e relazione tra temperatura e velocità molecolare (velocità quadratica media). Energia cinetica totale (interna) per un gas ideale monoatomico.
- Termodinamica. Sistemi termodinamici e trasformazioni termodinamiche. Quasi-staticità, attriti e reversibilità. Lavoro delle forze di pressione in un sistema termodinamico, e nelle trasformazioni isocore, isobare, isoterme e adiabatiche. Conservazione dell'energia e primo principio della Termodinamica. L'energia interna come funzione di stato.
- Macchine termiche e macchine frigorifere: diagramma dei flussi di calore e lavoro. Rendimento e efficienza. Enunciato del secondo principio della Termodinamica secondo Kelvin e secondo Clausius. Conseguenze del secondo principio sui rendimenti delle macchine termiche. Massimo rendimento (macchina di Carnot).
- Elettrostatica. Carica elettrica, forza di Coulomb. Confronto tra forza elettrostatica e forza gravitazionale. Campo elettrico e linee di campo.
- Lavoro della forza elettrostatica. Energia potenziale elettrostatica e potenziale elettrostatico. Capacità e condensatori. Accelerazione di cariche in campo elettrico. La corrente elettrica: la resistenza elettrica del materiale e la prima legge di Ohm. Meccanismi microscopici legati alle correnti elettroniche nei materiali. L'origine microscopica della resistenza elettrica. La seconda legge di Ohm. La potenza dissipata in un conduttore: effetto Joule. Resistenze in serie e in parallelo.
Prerequisiti
Algebra elementare; trigonometria; logaritmi; funzioni e loro proprietà; derivazione e integrazione (indefinita e definita). Interpretazione geometrica della derivazione e dell'integrazione di una funzione.
E' fortemente consigliato (leggi: quasi indispensabile) avere seguito il corso di Matematica, e possibilmente sostenuto e superato il relativo esame.
Metodi didattici
Lezioni frontali e esercitazioni svolte in aula. Si consiglia fortemente di seguire entrambe con regolarità.
Materiale di riferimento
Testo di riferimento e appunti del corso, ove quest'ultimi rappresentano una guida fondamentale per lo studente. Lo studio della teoria e delle sue applicazioni è fondamentale per la preparazione della prova scritta e di quella orale.
Testi consigliati:
Jearl Walker, David Halliday, Robert Resnick
Fondamenti di Fisica, volume unico
Casa Editrice Ambrosiana, ISBN: 9788808182296
oppure:
Raymond A. Serway, John W. Jewett
Principi di Fisica, quinta edizione
Edises, ISBN: 9788879598644

Ulteriore testo (per le parti di elettrostatica e elettrodinamica):
Douglas C. Giancoli
Fisica, principi e applicazioni, terza edizione
Casa Editrice Ambrosiana, ISBN: 9788808880000
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Prova scritta e prova orale. Per accedere alla prova orale deve essere stata superata la prova scritta. Ai soli iscritti al primo anno e regolarmente frequentanti sarà possibile sostenere due prove parziali in itinere. In caso di superamento delle suddette, questo consentirà di essere ammessi all'orale in uno degli appelli della sola sessione estiva. La valutazione finale è complessiva, ed espressa in trentesimi.
Criteri di valutazione: conoscenza degli argomenti tratti durante il corso, che devono essere espressi con correttezza, chiarezza e coerenza durante la prova orale e nell'impostazione e nella risoluzione dell'elaborato scritto. Si valuterà anche il corretto uso degli strumenti matematici necessari, della terminologia scientifica e tecnica e delle unità di misura.
FIS/07 - FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA) - CFU: 6
Esercitazioni: 32 ore
Lezioni: 32 ore
Docente: Falqui Andrea
Turni:
Turno
Docente: Falqui Andrea
Docente/i
Ricevimento:
Su appuntamento
Dipartimento di Fisica, Via Celoria 16