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    Carmine LUBRITTO

    Insegnamento di FISICA GENERALE

    Corso di laurea in BIOTECNOLOGIE

    SSD: FIS/01

    CFU: 10,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 80,00

    Periodo di Erogazione: Secondo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    ITALIANO

    Contenuti

    I principali contenuti del corso sono riferiti a: Nozione di misure di grandezze fisiche. Teoria e analisi degli errori sperimentali di misura. Richiami di analisi matematica. Il moto dei corpi: come avviene - la cinematica. Il moto dei corpi : le cause – la dinamica. I concetti di lavoro, energia. Il moto dei sistemi di punti materiali.
    La meccanica dei fluidi: comportamento in quiete ed in moto. Processi viscosi
    Le leggi della Termodinamica: il concetto di Calore, la calorimetria, i gas perfetti e reali, il primo e secondo principio della termodinamica. Concetto di Entropia.
    I principi dell’elettrostatica. Campo Elettrico. Il teorema di Gauss. Potenziale elettrico. Resistenze e condensatori. Circuiti.
    I campi magnetici. Lo spettrometro di massa. Fili percorsi da corrente e campi magnetici. Legge di induzione. Onde elettromagnetiche.
    Ottica geometrica. Suono

    Testi di riferimento

    Serway, Principi di Fisica - EDISES Ed.
    E. Ragozzino Principi di Fisica – EDISES ed

    Obiettivi formativi

    Il corso di Fisica, diretto a studenti del primo anno del corso di laurea, si prefigge di dare allo studente una metodologia di analisi dei fenomeni naturali. IL corso tratta gli argomenti di fisica fondamentale con un taglio sperimentale ed ha l’obiettivo di creare modelli interpretativi degli stessi.
    Al termine del corso si prevede che lo studente ha principalmente acquisito una metodologia di studio basata sulla comprensione dei concetti e sulla loro correlazione e conseguenzialità. Inoltre ha acquisito la conoscenza della metodologia dell'indagine scientifica e delle misurazioni di grandezze fisiche.
    A fianco a tale obiettivo metodologico, ci sarà per lo studente la comprensione dell’uso degli strumenti matematici applicati a contesti reali oltre che la acquisizione di concetti basilari di fisica da utilizzare nei successivi moduli formativi.

    Prerequisiti

    Il corso non prevede propedeuticità formali. È fortemente consigliato aver avuto modo di acquisire le conoscenze relative ai fondamenti di matematica, in particolare relativi ai concetti di: rappresentazione dei dati, trigonometria, analisi di funzioni, concetto di limite, concetto di derivata, conetto di integrale.

    Metodologie didattiche

    Il corso è articolato in 80 ore di lezioni frontali svolte dal docente in cui verrà esposta la teoria e verrà applicata a molteplici esempi e risoluzioni di esercizi
    Nel suo lavoro personale lo studente dovrà assimilare conoscenze e concetti alla base della fisica e risolvere esercizi.
    Il corso prevede la frequenza obbligatoria.
    Il corso prevede, inoltre, l’applicazione degli argomenti esposti attraverso lo svolgimento di esercitazioni numeriche in aula sugli argomenti trattati e sotto la supervisione del docente o di un tutor. Lo svolgimento di esercizi a casa è sottoposto a chiarimenti e a correzioni da parte del docente negli orari di ricevimento.

    Metodi di valutazione

    Superamento di una prova scritta e di una successiva prova orale.
    La prova scritta è organizzata in 5 quesiti, attraverso domande a risposta aperta, del valore ognuno pari a 2 punti, e 5 esercizi, ognuno dei quali ha un valore di 4 punti.
    Gli esercizi e i quesiti sono scelti fra quelli presenti alla fine dei capitoli dei libri di testo consigliati.

    Per poter superare la prova bisogna raggiungere il punteggio minimo di 18 punti.
    E’ da tener presente che nella valutazione della risoluzione dei quesiti e/o degli esercizi il docente può utilizzare anche punteggio intermedi tra 0 e 4 punti a seconda dello stato di risoluzione del quesito o esercizio.
    A valle del superamento della priva scritta, lo studente ha la possibilità di poter confermare la votazione acquisita allo scritto, mediante un colloquio su quanto riportato nello scritto, oppure può aumentare la votazione acquisita allo scritto mediante una prova orale su diversi argomenti trattati al corso.
    In entrambi i casi c’è la possibilità, in caso di verifica di scarsa conoscenza ,da parte dello studente, dei concetti fondamentali e delle nozioni più importanti presentati al corso, di non superamento della prova orale e quindi di dover ripetere la prova scritta.
    La valutazione finale sarà espressa in trentesimi

    Altre informazioni

    Il corso si svolge nel Secondo Semestre
    Allo studente è data la possibilità di avvalersi della presenza di un esercitatore per ricevimento in aula in cui gli studenti potranno chiedere chiarimenti e proporre la risoluzione di esercizi. Lo studente potrà avvalersi del materiale didattico (dispense, esercizi, ecc.) messo a disposizione.
    Il docente è disponibile per ricevimento studenti nei giorni indicati sulla scheda insegnamento e su richiesta inoltrata via email.

    Programma del corso

    0. Grandezze fisiche, operazione di misura, introduzione alla statistica ed all’elaborazione dei dati sperimentali
    Grandezze fisiche e loro definizione operativa. Dimensioni fisiche. Grandezze fondamentali e grandezze derivate. Equazioni dimensionali. Unità di misura. Il Sistema Internazionale. Cambiamenti di unità di misura. Strumenti di misura. Portata, prontezza, precisione e sensibilità di uno strumento. Errori di sensibilità. Errori statistici. Errori sistematici. Misure ripetute e distribuzione sperimentale. Cifre significative. Misure dirette e indirette, relative e assolute. Propagazione degli errori massimi. Errori assoluti e relativi. Rappresentazione dei dati. Istogramma. Ordini di grandezza. Notazione scientifica. Tabelle e grafici. Grafici con scale lineari e logaritmiche. Errore di lettura. Derivazione ed integrazione per via grafica. Strumenti matematici: Vettori e scalari. Componenti di un vettore. Somma di vettori. Versori. Prodotto scalare e prodotto vettoriale. Il calcolo integralei. (1 CFU)
    1. Cinematica del punto materiale
    La velocità e l’accelerazione come grandezze scalari. Analisi del moto. Moto uniforme e moto uniformemente vario. La velocità e l’accelerazione come vettori. Velocità angolare. Moti periodici. Periodo e frequenza. Sistemi di riferimento inerziali: relatività galileana. Moti relativi: leggi di trasformazione per posizione, velocità e accelerazione. Accelerazione di trascinamento e accelerazione di Coriolis
    2. Le forze e i sistemi di punti materiali
    Il concetto di forza ed il principio di inerzia. Effetto dinamico ed effetto statico delle forze. Misurazione statica delle forze. Legge di Hooke. Il concetto di massa ed il secondo principio della dinamica. La forza peso e l’accelerazione di gravità. La legge di gravitazionale universale. Il terzo principio della dinamica. Moti curvilinei e forza centripeta. Quantità di moto e sua conservazione. Sistemi isolati. Equilibrio statico. Corpi rigidi e sue condizioni di equilibrio. Momento di una forza. Coppia di forze. Equilibrio di un corpo rigido. Leve, carrucole. Sistemi di punti materiali. Centro di massa. Teorema del moto del centro di massa.Momento di Inerzia. Dinamica rotazionale. Conservazione del momento angolare. (2 CFU)
    3. Lavoro ed Energia
    Lavoro di una forza. Il teorema dell’energia cinetica. Il concetto di energia. Forze conservative. Energia potenziale. Sistemi meccanici conservativi. Energia meccanica di sistemi reali. Potenza. Lavoro fisiologico e lavoro in senso fisico. (0,5 CFU)
    4. I liquidi
    La pressione. Densità e peso specifico. I fluidi. Legge di Stevino. Legge di Pascal. Legge di Archimede. Fluidi ideali. Teorema di Bernoulli e sue applicazioni. Liquidi reali. Resistenza viscosa e processo di sedimentazione. Centrifugazione. Regime laminare e vorticoso. La circolazione sanguigna. Agitazione termica nei liquidi e nei gas. (2 CFU)
    5. Termologia e gas perfetti
    Temperatura. L’equilibrio termodinamico e il principio zero della termodinamica. I termometri e le scale di temperatura. Gas perfetti. Equazione di stato dei gas perfetti. Teoria cinetica e definizione microscopica di gas perfetto. Gas reali.(0,5 CFU)
    6. Calorimetria e Termodinamica
    Calore. Calore specifico e capacità termica. Misure di quantità di calore. La trasmissione del calore. Sistemi termodinamici. Variabili termodinamiche. Stato di un sistema termodinamico. Trasformazioni termodinamiche. Principio di equivalenza di Joule. Misura dell’equivalente meccanico della caloria. Il primo principio della termodinamica Lavoro in trasformazioni termodinamiche. Energia interna del gas ideale. Alcune applicazioni del primo principio. Relazione di Mayer. Trasformazioni isotermiche, adiabatiche e cicliche. Cambiamenti di stato. Calore latente. Cenni alla trasmissione del calore. La dilatazione termica. Potenza metabolica e termoregolazione. Le macchine termiche. Ciclo di Carnot. Il secondo principio della termodinamica. Reversibilità ed irreversibilità. Teorema di Carnot. Le macchine frigorifere. La temperatura termodinamica. Teorema di Clausius. L’entropia. Calcolo dell’entropia per alcune trasformazioni particolari. (2 CFU)
    7. Fenomeni Elettrici
    Elettrizzazione per strofinio, contatto e induzione. Isolanti e conduttori. Carica elettrica e materia. Costante dialettrica. Legge di Coulomb. Le forze elettrostatiche come forze conservative. Potenziale elettrico. Differenza di Potenziale. Campo elettrico e suo calcolo. Linee di forza. Il dipolo elettrico. Campo elettrico di un dipolo. Densità di carica lineare, superficiale e di volume. Flusso del campo elettrico. Legge di Gauss. Applicazioni e conseguenze delle legge di Gauss. Relazione tra campo e potenziale elettrico. Superfici equipotenziali. Proprietà elettrostatiche di un conduttore. Condensatori e capacità. Collegamento di condensatori in serie e in parallelo. Energia del campo elettrostatico. Il flusso della carica: la corrente. La corrente continua. La resistenza e la legge di Ohm¬. Resistori in serie e in parallelo. Forza elettromotrice e resistenza interna di una batteria. Energia elettrica e potenza.
    8. Il campo magnetico e l’induzione elettromagnetica
    Il campo magnetico. Il vettore induzione magnetica. Forza di deflessione su di una carica in moto. Azione di un campo magnetico statico su di un conduttore. Momento magnetico di una spira percorsa da corrente. Proprietà magnetiche della materia. Legge di Biot-Savart e sue applicazioni. Forza magnetica fra due conduttori paralleli. Teorema di Ampere. Le proprietà del campo magnetico. Legge di Gauss nel magnetismo. Legge di induzione di Faraday e applicazioni.
    9. Introduzione all’Ottica e ai Fenomeni del Suono (2 CFU)


    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    The main topics are: basis notion of experimental physics, mechanics, thermodynamics, mechanics of fluids, electromagnetism, optical phenomena

    Textbook and course materials

    Serway, Principi di Fisica - EDISES Ed.
    E. Ragozzino Principi di Fisica – EDISES ed

    Course objectives

    The course of Phisics, directed at first-year undergraduate students, deals with fundamental notions of physics that are essential for understanding the principal natural phenomena and to construct interpretative model of it

    Prerequisites

    No propaedeutics

    Teaching methods

    Lectures and Exercises

    Evaluation methods

    written test and oral examination

    Other information

    second semester

    Course Syllabus



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