FISICA 4

Il corso si pone l'obiettivo di fornire concetti di base e strumenti metodologici importanti per interpretare e studiare i principali fenomeni fisici. Particolare importanza verrà data al contributo della fisica nelle applicazioni nel campo biomedico contenute nel programma. Al termine del corso, lo studente avrà acquisito capacità di ragionamento induttivo e deduttivo, sarà in grado di schematizzare un fenomeno in termini di grandezze fisiche e di impostare un problema e risolverlo con metodi analitici. La correttezza formale nell’esposizione degli argomenti trattati viene tenuta in particolare considerazione, nell'ambito delle conoscenze matematiche acquisite dallo studente in corsi precedenti.

Obiettivi formativi del corso saranno quindi la conoscenza e la capacità di comprensione dei fondamenti della fisica e competenze applicative relative a procedure metodologiche e strumentali utili anche nella ricerca in campo biologico.

Il corso prevede 7 CFU di lezioni frontali (49 ore) e 1 CFU (12 ore) di esercitazioni in aula.

Le lezioni frontali avranno per oggetto contenuti metodologici della disciplina, contenuti applicativi e la risoluzione di problemi. 

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA
A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo daprogrammare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’Inclusione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del nostro Dipartimento, prof.ssa Anna De Angelis.

Di norma obbligatoria.

La frequenza alle lezioni, e lo studio conseguente, saranno di grande utilità per la comprensione dei vari argomenti. In aula verrà affrontata anche la risoluzione di esercizi simili a quelli contenuti nella prova scritta.

1 – Introduzione

Stato di un sistema fisico e grandezze fisicamente significative; Unità di misura fondamentali e derivate; Equazioni dimensionali; Cenni di statistica e teoria degli errori

2-Calcolo vettoriale

Sistemi di riferimento e sistema di coordinate; I vettori come entità geometriche; I vettori in fisica e loro utilizzo nello spazio fisico bidimensionale e tridimensionale; Grandezze vettoriali e grandezze scalari; I vettori nel piano e loro scomposizione per componenti; Versori; Somma tra vettori; Prodotto scalare e prodotto vettoriale tra vettori; Moltiplicazione di uno scalare per un vettore; Applicazioni

3 – Meccanica

Descrizione del moto di un corpo - Sistemi di riferimento - Principio d'inerzia - Seconda legge della dinamica - Terza legge della dinamica - Conservazione della quantità di moto - Campi di forza - Lavoro di una forza - Teorema dell'energia cinetica - Campi conservativi - Potenziale - Conservazione dell'energia meccanica - Momento delle forze - Conservazione del momento angolare.

4 - Meccanica dei fluidi

Proprietà dei fluidi - Statica dei fluidi: leggi di Pascal, Stevin e Archimede - Fluidi ideali e teorema di Bernoulli - Moto laminare di un fluido viscoso: legge di Poiseuille - Flusso turbolento - Sedimentazione - Fenomeni di superficie: legge di Laplace e fenomeni di capillarità.

5 - Termodinamica

Termometria e calorimetria- Calore specifico delle sostanze - Elementi di teoria cinetica dei gas - Stato di un sistema termodinamico - Esperienza di Joule - Equivalenza fra calore e lavoro - Energia interna e primo principio della termodinamica - Generalità delle trasformazioni termodinamiche - Processi reversibili ed irreversibili – Macchine termiche- Secondo principio della termodinamica – Entropia.

6 - Fenomeni elettromagnetici

Cariche elettriche e legge di Coulomb; Campi elettrici e sorgenti del campo elettrico; Legge di Gauss; Potenziale Elettrico ed energia potenziale; Capacità e condensatori; Corrente e leggi di Ohm; Campi magnetici e sorgenti; Campi magnetici variabili nel tempo; Introduzione alle leggi di Maxwell; Onde elettromagnetiche e proprietà; Applicazioni

7 - Fenomeni ondulatori

Oscillazioni meccaniche libere - Energia di un oscillatore armonico - Onde progressive armoniche - Onde longitudinali e trasversali - Onde piane ed onde sferiche - Onde monocromatiche - Analisi di Fourier - Effetto Doppler - Principio di Huygens - Il suono e le sue caratteristiche - Fisica dell'orecchio - Ultrasuoni.

8 - Elementi di ottica

Riflessione e rifrazione - Legge di Snell - Approssimazione dell'ottica geometrica - Diottro sferico - Lenti sottili - Costruzione geometrica delle immagini - Microscopio - Ottica fisica - Sorgenti coerenti - Interferenza - Diffrazione - Reticolo di diffrazione - Potere risolutivo di uno strumento ottico - Polarizzazione.

1. Mazzoldi, Nigro, Voci: "Elementi Di Fisica Vol. 1 - Meccanica e Termodinamica", III, EdiSES

2. Halliday, Resnick; Fondamenti di fisica - Meccanica, onde e termodinamica, ottava edizione, Casa Editrice Ambrosiana

3. Halliday, Resnick; Fondamenti di fisica - Elettromagnetismo e ottica, ottava edizione, Casa Editrice Ambrosiana

4. J.W. Jewett, R.A. Serway: Principi di Fisica, Vol I, ultima edizione, EdiSES, Napoli

5. Douglas C. Giancoli: Fisica, Principi e Applicazioni, ultima edizione, Casa Editrice Ambrosiana

Gli studenti sono liberi di utilizzare qualsiasi altro testo a loro più comodo.

Gli appunti delle lezioni (slide delle lezioni) sono disponibili sul sito dello studio al seguente link:

https://studium.unict.it 

L’esame consiste in due prove, una scritta e una orale. Lo scritto verrà valutato ai fini dell’ammissione alla prova orale. La valutazione della prova orale costituisce il voto finale. Lo studente può decidere di fare la parte orale nello stesso appello in cui ha svolto lo scritto o nell’appello successivo. Superata la prova scritta, consistente nella risoluzione di alcuni esercizi (normalmente 4), l'esame orale darà modo di verificare la conoscenza, la comprensione e l’esposizione degli argomenti trattati durante le lezioni.

Prove in itinere

Gli studenti frequentanti potranno effettuare delle prove in itinere. Verranno effettuate due verifiche in itinere: la prima a metà corso sulla parte del programma fino alla fluidodinamica, la seconda alla fine del corso sugli argomenti della restante parte del programma. Coloro che superano le verifiche in itinere sono esonerati dal compiere la prova scritta prevista per l’esame finale, qualora questo venga sostenuto entro la Prima Sessione di esame.

Le prove in itinere consistono nella somministrazione di quesiti a risposta multipla e a risposta chiusa e/o esercizi.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

Le leggi della dinamica, forze di attrito, forze conservative, lavoro ed energia, onde acustiche, teorema di Bernoulli, velocità di sedimentazione, campo elettrico e potenziale elettrico, legge di Faraday, le onde elettromagnetiche, fibre ottiche, moto di una carica in un campo magnetico.