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FISICA
FRANCESCO SPINOZZI

Sede Scienze
A.A. 2016/2017
Crediti 8
Ore 64
Periodo 1^ semestre
Lingua ITA
Codice U-gov ST03 3S005

Prerequisiti

Conoscenze di base di matematica: rappresentazione cartesiana, equazioni e sistemi di primo e secondo grado, esponenziali, logaritmi, elementi di goniometria.

Modalità di svolgimento del corso

Sono previste lezioni teoriche (7 crediti, 56 ore), esercitazioni in aula (1 credito, 8 ore) e due esercitazioni di laboratorio svolte in piccoli gruppi (1 credito, 8 ore). La frequenza al corso, seppure non obbligatoria, è fortemente consigliata. La frequenza al al laboratorio didattico è obbligatoria. Sono previste esercitazioni di laboratorio di recupero per gli studenti che sono risultati assenti.

Risultati di apprendimento attesi

Conoscenze:
L’insegnamento permette agli studenti di acquisire le conoscenze fondamentali di fisica utili per identificare, comprendere ed interpretare in modo quantitativo i fenomeni naturali. Il corso è centrato sulla fisica teorica e sperimentale di base (meccanica, proprietà dei fluidi, termodinamica, proprietà elettriche e magnetiche) necessaria per fornire una solida base scientifica a studi di tipo interdisciplinare.

Capacità di applicare le conoscenze:
Gli studenti dovranno essere in grado di conoscere e ricavare le leggi fisiche con i quali interpretare i fenomeni elementari che riguardano il movimento, l'energia, le proprietà termiche, l'elettricità e il magnetismo. Dovranno inoltre essere in grado di applicare tali leggi per risolvere esercizi numerici e di comunicare in modo chiaro il procedimento usato per arrivare alla loro soluzione. Gli studenti dovranno infine mostrare di aver compreso il metodo scientifico con cui misurare e interpretare in modo critico i fenomeni fisici osservati durante le esperienze di laboratorio.

Competenze trasversali:
Lo svolgimento delle esercitazioni in laboratorio, svolte mediante un lavoro di gruppo, e l'elaborazione di relazioni di laboratorio contribuiscono a migliorare il grado di autonomia di giudizio e la capacità comunicativa.

Programma

Contenuti (lezioni frontali, 7 CFU, 56 ore):
Metodo scientifico. Grandezze fondamentali e derivate. Sistemi di unità di misura. Grandezze scalari e vettoriali. Operazioni vettoriali. Vettore posizione e spostamento. Velocità media ed istantanea. Accelerazione media ed istantanea. Moto rettilineo uniforme. Moto uniformemente accelerato. Moto circolare uniforme. Velocità angolare Moto circolare non uniforme. Accelerazione centripeta e tangenziale. Moto parabolico. Concetto di forza. Principio di inerzia. Secondo principio della dinamica. Terzo principio della dinamica. Forza peso. Legge di Hooke. Composizione delle forze. Forze di contatto. Tensione di una fune ideale. Forza gravitazionale. Altre forze in natura. Attrito statico e dinamico. Esempi di moti in presenza di attrito. Sistemi non inerziali e forze apparenti. Sistemi di più particelle. Centro di massa. Posizione, velocità e accelerazione del centro di massa. Forze interne ed esterne. Quantità di moto. Principio di conservazione della quantità di moto. Esempi notevoli sulla conservazione della quantità di moto. Forze impulsive. Lavoro. Teorema dell’energia cinetica. Potenza. Campi scalari e vettoriali. Campo conservativo. Energia potenziale. Principio di conservazione dell’energia meccanica. Forze dissipative. Energia potenziale gravitazione ed elastica. Urti elastici. Urti con cattura. Momento della forza. Equilibrio statico. Esempi notevoli di equilibrio statico. Momento angolare e momento d’inerzia. Principio di conservazione del momento angolare. Densità e viscosità dei fluidi. Pressione e principio di Pascal. Legge di Stevino. Principio di Archimede. Fluidi in moto stazionario. Legge di continuità. Teorema di Bernoulli. Fluidi reali. Moto laminare. Legge di Poiseille. Equilibrio termico. Temperatura e scale di temperatura. Coordinate termodinamiche. Stati termodinamici. Equazione di stato dei gas perfetti. Trasformazioni quasistatiche. Calore e lavoro. Pressione di opposizione e lavoro di espansione-compressione. Calori specifici a pressione e volume costante. Esperimento di Joule. Primo principio della termodinamica. Trasformazioni isocora, isobara e isoterma. Adiabatica reversibile. Leggi di Poisson. Enunciati del secondo principio della termodinamica. Ciclo di Carnot. Rendimento di un ciclo di Carnot. Entropia. Disuguaglianza di Clausius. Espansione libera di un gas. Entropia e disordine. Esempi notevoli di cicli termodinamici. Carica elettrica, campo elettrico e potenziale elettrico. Teorema di Gauss. Conduttori ed isolanti. Condensatori. Corrente elettrica e leggi di Ohm. Campo magnetico e sue proprietà. Particelle cariche in campo magnetico.

Esercitazioni di laboratorio (1 CFU, 8 ore):
Allungamento di una molla elicoidale e verifica della legge di Hooke. Relazioni quantitative tra le grandezze fisiche che descrivono un moto uniformemente accelerato. Forze su un piano inclinato. Determinazione della densità dei liquidi. Azione della pressione atmosferica. Spinta ascensionale in funzione del volume di un corpo.

Modalità di svolgimento dell'esame

Metodi di valutazione dell’apprendimento:
L'esame consiste in una prova scritta (o due prove per itinere) ed in una successiva prova orale. Gli studenti non possono accedere alla prova orale senza aver superato la prova scritta. Gli studenti in corso che non hanno superato una delle due prove in itinere potranno affrontare negli appelli successivi una prova scritta che riguarda i contenuti dell'intero corso. 

Criteri di valutazione dell'apprendimento:
I compiti scritti sono costituiti da tre esercizi numerici, ciascuno contenente tre o quattro domande. La valutazione della prova scritta riguarda il procedimento adottato e la correttezza dei risultati numerici raggiunti. Durante la prova orale viene valutata la relazione scritta relativa alle esperienze di gruppo svolte durante il laboratorio didattico. Viene inoltre valutata la capacità dello studente di conoscere la definizione e il significato delle grandezze fisiche e di svolgere le dimostrazioni delle leggi fisiche apprese durante il corso.

Criteri di misurazione dell’apprendimento:
Il voto finale è misurato in una scala da 0 a 30. L’esame si intende superato quando il voto è maggiore o uguale a 18. È prevista l’assegnazione del massimo dei voti con lode (30 e lode).

Criteri di attribuzione del voto finale:
Il voto finale viene prevalentemente attribuito valutando la prova orale e tenendo conto in modo non quantitativo dei risultati della prova scritta. La lode viene attribuita quando lo studente abbia dimostrato piena padronanza della materia.

Testi consigliati

Appunti di lezione.
A. Giambattista, B. McCarthy Richardson, R. C. Richardson, "Fisica Generale. Principi e applicazioni", McGraw-Hill, seconda edizione, 2012.
P. Pavan, F. Soramel, “Problemi di Fisica Risolti e Commentati”, Casa Editrice Amborsiana, terza edizione, 2007
Qualunque testo di Fisica per corsi universitari.

Corsi di laurea

• Scienze ambientali e protezione civile