FISICA A - L

FIS/07 - 9 CFU - 2° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

ROSARIA GRASSO
Email: rosaria.grasso@ct.infn.it
Edificio / Indirizzo: Stanza 357 - piano terzo - Dipartimento di Fisica e Astronomia, Cittadella Universitaria, Via Santa Sofia 64
Telefono: 095 378 5445
Orario ricevimento: Martedì e giovedì ore 9:00. Presentarsi entro 10 minuti; il docente dedicherà quindi ai colloqui il tempo necessario


Obiettivi formativi

Sono previste lezioni frontali ed esempi di applicazione su specifici argomenti. Il bagaglio di conoscenze fornito allo studente lo mette in grado di affrontare i corsi più specifici del piano di studi; particolare importanza viene data al contributo della fisica nelle applicazioni nel campo biomedico contenute nel programma. Al termine del corso, lo studente avrà appreso gli elementi fondamentali del metodo sperimentale, le leggi fisiche di base e avrà avuto modo di conoscere diverse applicazioni delle stesse in campi inerenti al corso di studio. La correttezza formale nell’esposizione degli argomenti trattati viene tenuta in particolare considerazione, nell'ambito delle conoscenze matematiche acquisite dallo studente in corsi precedenti. Si intendono perseguire i seguenti obiettivi formativi: - una conoscenza e una capacità di comprensione riguardo ai fondamenti della fisica - competenze applicative relative a procedure metodologiche e strumentali utili anche per la ricerca in campo biologico


Prerequisiti richiesti

Conoscenze di base di analisi matematica, geometria e trigonometria



Frequenza lezioni

Obbligatoria



Contenuti del corso

Fisica Generale

INTRODUZIONE: Grandezze fisiche, unità di misura, cifre significative, errore di misura, grandezze scalari e grandezze vettoriali, operazioni con i vettori, componenti di un vettore e versori.

LA DESCRIZIONE DEL MOTO: Vettori spostamento, velocità e accelerazione, moto con velocità costante, moto con accelerazione costante, moto in due dimensioni.

FORZA E MOTO: I, II e III Legge di Newton, forza gravitazionale, moto di un proiettile, forze di attrito, dinamica del moto circolare; moto di una sfera in un liquido.

ENERGIA E LAVORO: Lavoro svolto da una forza variabile, energia cinetica e teorema dell’energia cinetica, forze conservative, energia potenziale, conservazione dell’energia meccanica.

ONDE MECCANICHE E SUONO: Moto armonico, propagazione di un impulso e di un’onda, onde acustiche e suono, decibel.

I FLUIDI: La pressione nei fluidi, la legge di Stevino, il principio di Archimede, il teorema di Bernoulli, moto laminare di un fluido viscoso: legge di Stokes, legge di Poiseuille, fenomeni di superficie: legge di Laplace, tensione superficiale e fenomeni di capillarità.

TEMPERATURA, CALORE E PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA: Termometri e scale di temperatura, dilatazione termica di solidi e liquidi, legge dei gas perfetti, teoria cinetica dei gas, calore specifico, calore latente e cambiamenti di fase, conduzione del calore, trasformazioni termodinamiche, lavoro nelle trasformazioni termodinamiche, energia interna, il primo principio della termodinamica.

CARICA ELETTRICA, CAMPO E POTENZIALE ELETTROSTATICO: La carica elettrica, conduttori e isolanti, la Legge di Coulomb, il campo elettrostatico, linee di forza, il potenziale e l’energia potenziale elettrostatica, la capacità elettrostatica.

CORRENTE ELETTRICA: la corrente elettrica, resistenza e legge di Ohm, modello per la conduzione elettrica, energia e potenza elettrica.

CAMPI MAGNETICI: Moto di una particella carica in un campo magnetico, forza magnetica su un conduttore percorso da corrente, campo magnetico prodotto da una corrente, la legge di Biot-Savart, la legge di Faraday e l’induzione, densità di energia in un campo magnetico.

ONDE ELETTROMAGNETICHE: le onde elettromagnetiche, l’energia trasportata dalle onde elettromagnetiche, lo spettro delle onde elettromagnetiche.

OTTICA GEOMETRICA: riflessione, rifrazione e dispersione della luce, riflessione totale, le fibre ottiche, lenti e formazioni delle immagini

Fisica biomedica

ONDE ELASTICHE: Applicazione degli ultrasuoni

MECCANICA DEI FLUIDI: Circuito idrodinamico del sangue, lavoro e potenza cardiaca. Aneurisma e stenosi, embolia gassosa. Velocità di eritrosedimentazione, centrifugazione.

FENOMENI ELETTRICI : La propagazione degli impulsi nervosi in fibre mieliniche e amieliniche.

ONDE ELETTROMAGNETICHE E RADIAZIONI: Ottica della visione. la lente di ingrandimento e il microscopio ottico, i campi elettromagnetici e gli effetti sulla salute umana,



Testi di riferimento

  1. Jewett&Serway: Principi di Fisica, Vol I, V edizione, EdiSES, 2015 Napoli
  2. E. Ragozzino: Principi di Fisica, EdiSES, 2006 Napoli
  3. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Fondamenti di Fisica – vol. 1, VI ed., CEA, Milano
  4. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Fondamenti di Fisica – vol. 2, VI ed., CEA, Milano

Altro materiale didattico

http://studium.unict.it/



Programmazione del corso

 *ArgomentiRiferimenti testi
1*INTRODUZIONE: Conoscenze propedeutiche al corso. Grandezze fisiche, unità di misura, prefissi per la potenza di dieci, cifre significative, errore di misura, sistemi di coordinate.testo 1: Conoscenze propedeutiche: appendice A.1, A.2- appendice B.1-B.4, B.6; B.8 – appendice D. Cap. 1: pagg. 4-13, parr. 1.1-1.6 
2* INTRODUZIONE: grandezze scalari e grandezze vettoriali, operazioni con i vettori, componenti di un vettore e versori, prodotto scalare, prodotto vettoriale.testo 1: Cap. 1: pagg. 13-28, parr. 1.7-1.9. Prodotto scalare: Cap 6: pagg. 158-160, par. 6.3. Prodotto vettoriale: Cap 10: pag 318, 2°parte del par. 10.5 (pag. 318). 
3*LA DESCRIZIONE DEL MOTO: Vettori spostamento, velocità e accelerazione, moto con velocità costante, moto con accelerazione costante, moto in due dimensioni.testo 1: Cap. 2: Una dim., pagg. 37-59, parr. 2.1-2.7. Cap. 3: Due dim. Pagg. 69-83 parr. 3.1, 3.2, 3.3-3.5 
4*FORZA E MOTO: Sistemi di riferimento inerziali. La massa inerziale. I, II e III Legge di Newton, forza gravitazionale,testo 1: Cap. 4: Leggi del moto pagg. 97-114, parr. 4.1-4.7 
5*FORZA E MOTO: moto di un proiettile, forze di attritotesto 1: Cap. 5: Forze di attrito pagg. 125-130, parr.5.1 
6*FORZA E MOTO: dinamica del moto circolare, moto di una sfera in un liquidotesto 1: Cap. 5: Appl. Leggi del moto pagg. 131-135, 138-140, 142-144, parr. 5.2, 5.4, 5.5 
7 ENERGIA E LAVORO: Lavoro svolto da una forza variabile, energia cinetica e teorema dell’energia cinetica,testo 1: Cap. 6: pagg. 155-168, parr. 6.1-6.5 
8 ENERGIA E LAVORO: forze conservative, energia potenziale, conservazione dell’energia meccanica. Considerazioni energetiche sul moto dei pianeti e dei satelliti, spettri atomici e teoria di Bohr dell’atomo di idrogenotesto 1: Cap. 6: pagg. 168-174, 176-179, parr. 6.6 - 6.9 (parr. 6.8-6.9: approfondimento). Cap. 7: pagg. 193-213 par 7.1-7.5 (par. 7.4 approfondimento). Cap 11: 364-374 par 11.4-11.5 (paragrafi di approfondimento) 
9 ONDE MECCANICHE E SUONO: Moto armonicotesto 1: Cap. 12: pagg. 391-400, 403-405, parr. 12.1-12.4, 12.6, 12.7 (parr. 12.6-12.7: approfondimento) 
10 ONDE MECCANICHE E SUONO: propagazione di un impulso e di un’onda, onde acustiche e suono, decibeltesto 1: Cap. 13: pagg. 416-423, 429-431, 435-438, parr. 13.1, 13.2, 13.6, 13.8. Testo 3: Cap. 17: pagg. 391 - 392, par. 17.6. Materiale didattico distribuito 
11 ONDE MECCANICHE E SUONO: Applicazione degli ultrasuoniMateriale didattico distribuito (approfondimento) 
12*I FLUIDI: La pressione nei fluidi, principio di Pascal, la legge di Stevino, il principio di Archimede,testo 2: Cap.5 pagg. 152-161, 162-174 parr. 10-13, 15-18 (parr. 15-18: approfondimento) 
13*I FLUIDI: Portata, il teorema di Bernoulli, effetto venturi: aneurisma e stenosi, bruciatore a gas di Bunsen, spruzzatoritesto 1: Cap. 15: pagg. 493- 498, parr. 15.5-15.8 (par. 15.8 approfondimento) . Testo 2: Cap.5 pagg. 150-152, par. 9 
14*I FLUIDI: moto laminare di un fluido viscoso: legge di Poiseuille, circuito idrodinamico del sangue, lavoro e potenza cardiaca; legge di Stokes, velocità di eritrosedimentazione, centrifugazione, diffusione molecolare, osmositesto 2: Cap.5 pagg. 152-161, 162-174 parr. 10-13, 15-18 (parr. 15-18: approfondimento) 
15*I FLUIDI: fenomeni di superficie: legge di Laplace e fenomeni di capillarità, embolia gassosa.testo 2: Cap.5 pagg. 177-189, parr. 19-24 
16 riepilogo argomenti trattati 
17 TEMPERATURA, CALORE E PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA: Termometri e scale di temperatura, dilatazione termica di solidi e liquidi,testo 1: Cap. 16: pagg 516- 525 parr.16.1-16.3 
18 TEMPERATURA, CALORE E PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA: legge dei gas perfetti, teoria cinetica dei gas (interpretazione molecolare della temperatura), calore specifico,testo 1: Cap. 16: pagg. 525- 528, 530-532 parr.16.4-16.5. Cap. 17: pagg. 545- 550 parr.17.1-17.2 
19 TEMPERATURA, CALORE E PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA: calore latente e cambiamenti di fase, conduzione del calore,testo 1: Cap. 17: pagg. 550- 554 par.17.3. Cap. 17: pagg. 569- 570 par.17.10 
20 TEMPERATURA, CALORE E PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA: trasformazioni termodinamiche e lavoro nelle trasformazioni termodinamiche, energia interna, il primo principio della termodinamica, calori specifici molari.testo 1: Cap. 17: pagg. 554- 562 parr.17.4-17.7 (parr. 17.6-17.7 approfondimento) 
21*CARICA ELETTRICA, CAMPO E POTENZIALE ELETTROSTATICO: La carica elettrica, conduttori e isolanti, la Legge di Coulomb, il campo elettrostatico, linee di forza, moto di particelle cariche in un campo elettrico uniforme, teorema di Gausstesto 1: Cap. 19: pagg. 620-636, 636-644 parr. 19.1- 19.7, 19.8-19.10 (parr. 19.9-19.10: approfondimento) 
22*CARICA ELETTRICA, CAMPO E POTENZIALE ELETTROSTATICO: il potenziale e l’energia potenziale elettrostatica, la capacità elettrostatica, densità di energia in un campo elettricotesto 1: Cap. 20: pagg. 657-661; 671-674 parr. 20.1- 20.3, 20.7 
23*CORRENTE ELETTRICA: la corrente elettrica, resistenza e legge di Ohm, modello per la conduzione elettrica, energia e potenza elettrica. La propagazione degli impulsi nervosi in fibre mieliniche e amielinichetesto 1: Cap. 21 pagg. 698-713 parr. 21.1-21.5 (par. 21.4 approfondimento). Materiale didattico distribuito 
24 CAMPI MAGNETICI: Moto di una particella carica in un campo magnetico, spettrometro di massa, ciclotronetesto 1: Cap. 22: pagg. 744- 753 parr. 22.1-22.4 (par. 22.4 approfondimento) 
25 CAMPI MAGNETICI: forza magnetica su un conduttore percorso da corrente, campo magnetico prodotto da una corrente, la legge di Biot-Savart, forza magnetica prodotta da due conduttori paralleli, teorema di Amperetesto 1: Cap. 22: pagg. 754-755; 758-759; 761-766 parr. 22.5; 22.7, 22.8-22.10 (par. 22.9: approfondimento) 
26 CAMPI MAGNETICI: la legge di Faraday e l’induzione, densità di energia in un campo magnetico.testo 1: Cap. 23: pagg. 781-785; 791-794; 801- 803 parr. 23.1; 23.3; 23.7 
27 ONDE ELETTROMAGNETICHE: le onde elettromagnetiche, l’energia trasportata dalle onde elettromagnetiche, lo spettro delle onde elettromagnetiche, la legge di Wien,testo 4: Cap.33 par. 33.1-33.3; 33.5, 33.7. Materiale didattico distribuito 
28 ONDE ELETTROMAGNETICHE: i campi elettromagnetici e gli effetti sulla salute umana,Materiale didattico distribuito 
29*OTTICA GEOMETRICA: riflessione, rifrazione e dispersione della luce, riflessione totale, le fibre ottiche.testo 4: Cap.33 par. 33.8, 33.9  
30*OTTICA GEOMETRICA: lenti e formazioni delle immagini, ottica della visionetesto 1: Cap.26: pagg. 879-901, par. 26.1-26.5  
31 OTTICA GEOMETRICA: la lente di ingrandimento e il microscopio ottico,testo 4: Cap.34 par. 34.8 (approfondimento) 
32 Riepilogo argomenti trattati 
* Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame.

N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.


Verifica dell'apprendimento


MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

L’esame finale consiste in una prova scritta, consistente nella risoluzione di alcuni esercizi (normalmente 4), ed in un esame orale per verificare la conoscenza, la comprensione e l’esposizione degli argomenti trattati durante le lezioni. Gli allievi che hanno riportato grave insufficienza nella prova scritta sono sconsigliati dal presentarsi all’esame orale.


PROVE IN ITINERE

Vengono effettuate due verifiche in itinere, la prima a metà corso e riguarda la parte del programma fino alla fluidodinamica, la seconda alla fine del corso e riguarda gli 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 sessione autunnale di esami.

Le prove consistono nella somministrazione di un certo numero di quesiti a risposta chiusa e a risposta aperta. La durata della prova è fissata in 90 minuti.

Possono partecipare alle verifiche in itinere solo gli studenti regolarmente frequentanti il corso.


ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

Le domande e gli esercizi riguardano tutti gli argomenti trattati durante il corso. Esempi delle domande sono:

Le leggi della dinamica, forze di attrito, forze conservative, lavoro ed energia, onde acustiche, teorema di Bernoulli, stenosi, aneurisma, velocità di eritrosedimentazione, campo elettrico e potenziale elettrico, legge di Faraday, le onde elettromagnetiche, fibre ottiche, etc.




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