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FISICA (A-L)
MARIA GRAZIA ORTORE

Sede Scienze
A.A. 2016/2017
Crediti 8
Ore 64
Periodo 2^ semestre
Lingua ITA
Codice U-gov ST01 3S005

Prerequisiti

Conoscenze di base di matematica (rappresentazione cartesiana, proporzionalità diretta e inversa, equazioni e sistemi di primo e secondo grado, esponenziali, logaritmi, funzioni geometriche semplici, trigonometria elementare); conoscenze di chimica di base (atomo, molecola, legame chimico).

Modalità di svolgimento del corso

Sono previste lezioni teoriche (6 crediti, 48 ore), esercitazioni in aula (1 credito, 8 ore) e in un laboratorio didattico svolte in gruppo (1 credito, 8 ore). La frequenza al corso, seppure non obbligatoria, è consigliata. La frequenza al laboratorio didattico è fortemente consigliata. C’è un’ampia disponibilità di date e orari in cui effettuare i laboratori didattici. La prenotazione dei laboratori si effettua via web, sul moodle del dipartimento di scienze della vita e dell’ambiente dedicato agli studenti del corso. 

Risultati di apprendimento attesi

Conoscenze:
L’insegnamento permette agli studenti di acquisire il linguaggio e la metodologia delle scienze fisiche, una buona conoscenza delle leggi fondamentali della fisica e una capacità di analisi utili per descrivere, comprendere e interpretare in modo quantitativo i principali aspetti fisici della realtà che ci circonda, con particolare riferimento ai problemi di interesse biologico. Il corso è centrato sulla fisica teorica e sperimentale di base (meccanica, proprietà dei fluidi, termodinamica, proprietà elettriche e magnetiche della materia) necessaria per acquisire una solida base scientifica per sviluppare studi di tipo interdisciplinare.

Capacità di applicare le conoscenze:
Lo studente dovrà sviluppare la capacità di ragionare in modo logico, rigoroso e quantitativo per affrontare lo studio dei fenomeni fisici. In particolare, dovrà essere in grado di applicare le leggi della fisica classica in modo appropriato per interpretare i fenomeni elementari che riguardano il movimento, l'energia e le proprietà termiche, elettriche e magnetiche della materia, usando correttamente le unità di misura delle più comuni grandezze fisiche e conoscendo i fattori di conversione tra unità di misura omogenee. Inoltre, lo studente dovrà essere in grado di applicare tali leggi per risolvere esercizi numerici e dovrà saper comunicare in modo chiaro il procedimento usato per arrivare alla loro soluzione. Lo studente dovrà 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 nel laboratorio didattico e l'elaborazione della relazione di laboratorio, svolte con un lavoro di gruppo, contribuiscono a migliorare il grado di autonomia di giudizio e la capacità comunicativa dello studente. L'analisi dei dati raccolti dagli studenti durante le esercitazioni pratiche e lo svolgimento degli esercizi contribuiscono a migliorare le capacità di utilizzo dei concetti di matematica e statistica appresi.

Programma

Contenuti (lezioni frontali, 6 CFU, 48 ore):
Introduzione alla Fisica e ai suoi metodi. Grandezze fisiche e misurazioni. Concetti di spazio e tempo. Cinematica del punto materiale: definizione di vettore posizione, velocità ed accelerazione. Traiettorie e leggi orarie per: moto rettilineo uniforme, moto rettilineo uniformemente accelerato, moto circolare, moto circolare uniforme. Dinamica: leggi di Newton, esempi notevoli di forze. Momento angolare e momento di una forza, conservazione del momento angolare. Centro di massa. Equilibrio di un corpo rigido e cenni di dinamica rotazionale. Quantità di moto. Conservazione della quantità di moto. Lavoro ed energia. Conservazione dell'energia meccanica. Forze non conservative. Urti elastici ed anelastici. Meccanica dei fluidi: definizione di fluido ideale. Proprietà dei fluidi. Definizione di pressione. Legge di Stevino. Principio di Archimede. Legge di Pascal. Equazione di continuità. Equazione di Bernoulli. Fluidi reali. Moto laminare. Legge di Poiseille. Cadute di pressione. Termodinamica: principio zero della termodinamica. Definizione di temperatura assoluta. Calore specifico. Capacità termica. Trasformazioni di stato. Calore latente di trasformazione. Sistema termodinamico. Gas perfetto e sua equazione di stato. Calore, lavoro ed energia interna. Principi della termodinamica. Trasformazioni termodinamiche reversibili ed irreversibili: isocora, isobara, isoterma ed adiabatica. Trasformazioni cicliche e rendimento di macchine termodinamiche. Ciclo di Carnot e suo rendimento. Entropia e disuguaglianza di Clausius. Carica elettrica, campo elettrico e potenziale elettrico. Particelle cariche in un campo elettrico. Conduttori ed isolanti. Capacità. Elettricità e leggi di Ohm. Campo magnetico e sue proprietà Particelle cariche in un campo magnetico. Il circuito RC come modello per lo studio del funzionamento della membrana neuronale.

Esercitazioni di laboratorio (1 CFU, 8 ore):
Scopo delle esercitazioni di laboratorio didattico è apprendere i principi e i metodi della misura attraverso l’uso dei più comuni strumenti di laboratorio e l’elaborazione statistica e grafica dei dati ottenuti. In particolare, verranno considerati i seguenti esperimenti: allungamento di una molla elicoidale e verifica della legge di Hooke; allungamento di un corpo elastico; relazioni quantitative tra le grandezze fisiche che descrivono un moto uniformemente accelerato; forze su un piano inclinato; determinazione della densità dei liquidi o di solidi; azione della pressione atmosferica; spinta ascensionale in funzione del volume e della massa di un corpo. Ogni esperimento verrà svolto in gruppi di 5 studenti. Al termine delle esercitazioni, ogni gruppo dovrà consegnare una relazione su tutte le attività svolte in laboratorio, descrivendo per ogni esperienza il montaggio sperimentale e presentando i dati ottenuti, i calcoli eseguiti, i risultati analitici calcolati (espressi con il corretto numero di cifre significative) e la discussione/interpretazione degli stessi.

Modalità di svolgimento dell'esame

Metodi di valutazione dell’apprendimento:
L'esame consiste in una prova scritta ed in una successiva prova orale. Lo studente non può accedere alla prova orale senza aver superato la prova scritta. Tale prova scritta consta di tre esercizi, ciascuno contenente due o tre domande, relativi all'intero programma svolto. La prova scritta  si intende superata quando lo studente ha correttamente svolto almeno un esercizio e mezzo (voto corrispondente superiore a 15/30). Durante lo svolgimento delle lezioni è anche prevista la possibilità per lo studente di sostenere due prove scritte in itinere (1° e 2° parziale), centrate sul programma svolto fino a quel momento. Ognuno dei due parziali è costituito da 3 esercizi contenenti ciascuno 2 o 3 domande. Il risultato di un parziale è mediato con l’altro, purché il punteggio di ognuno di essi sia almeno uguale a 15/30. Gli studenti che non abbiano superato una delle due prove in itinere dovranno affrontare negli appelli successivi la normale prova scritta. 

Criteri di valutazione dell'apprendimento:
Durante la prova orale, viene 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. Inoltre, viene valutata la relazione relativa alle esperienze di gruppo svolte durante il laboratorio didattico. 

Criteri di misurazione dell’apprendimento:
Il voto finale è attribuito in trentesimi. 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 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.
Fisica. Vol. 1: Meccanica e termodinamica. -Ferrari V., Luci C., Mariani C.- Idelson-Gnocchi 
Fundamentals of Physics – D. Halliday, R. Resnick), J. Walker- Wiley

Corsi di laurea

• Scienze biologiche