FISICA

Acquisizione di conoscenze di carattere teorico-pratiche nell’ambito della Fisica. Sviluppo della capacità di analizzare fenomeni fisici dal punto di vista qualitativo e risolverli quantitativamente. Capacità di “problem solving”.

Lezioni frontali + esercitazioni in aula

Conoscenze matematiche necessarie: equazioni di I e II grado, goniometria e trigonometria, concetto di derivata ed integrale.

Facoltativa. Fortemente consigliata.

Generalità: Unità di Misura e S.I. – Fattori di conversione - Cifre significative – Analisi dimensionale.

Cinematica unidimensionale: Moto in una dimensione: spostamento, velocità media ed istantanea, accelerazione media ed istantanea – Moto unidimensionale con accelerazione costante (moto uniformemente accelerato) – Oggetti in caduta libera.

I vettori: Vettori e loro proprietà (uguaglianza tra vettori, negativo di un vettore) – Somma di vettori: regola del triangolo (punta-coda) e del parallelogramma – Operazioni con i vettori (sottrazione, prodotto di un vettore per uno scalare, prodotto scalare e prodotto vettoriale tra due vettori) – Componenti cartesiane dei vettori e vettori unitari – Somma di vettori: metodo delle componenti cartesiane.

Cinematica bidimensionale: Moto in due dimensioni: vettori spostamento, velocità media ed istantanea, accelerazione media ed istantanea – Moto dei proiettili – Moto circolare uniforme

Dinamica: Prima legge di Newton – La massa – I sistemi di riferimento inerziali – Seconda legge di Newton – Alcune forze particolari: forza gravitazionale; forza peso; forza normale, tensione di una fune – Terza legge di Newton – Applicazioni delle leggi della meccanica newtoniana – Forze di attrito statico e dinamico e loro proprietà – Definizione di densità (o massa volumica) - Resistenza del mezzo e velocità limite – Forza centripeta.

Energia: Energia e Lavoro – Lavoro compiuto da una forza variabile – Lavoro compiuto dalla forza gravitazionale – Lavoro compiuto dalla forza elastica – Energia cinetica – Teorema dell’energia cinetica – Potenza – Energia potenziale – Energia potenziale gravitazionale ed energia potenziale elastica – Forze conservative e non conservative – Energia Meccanica e conservazione dell’energia meccanica – Il pendolo.

Sistemi di particelle: Quantità di moto e sua conservazione – Conservazione della quantità di moto per un sistema di due particelle - Impulso – Le collisioni (elastiche e perfettamente anelastiche) – Il centro di massa – Moto di un sistema di particelle

Cinematica rotazionale: Spostamento, velocità ed accelerazione angolari – Relazione tra grandezze lineari ed angolari – Energia rotazionale e momento d’inerzia – Momento di inerzia di una nello sottile - Momento di una forza – Lavoro, energia e potenza nel moto rotazionale.

Momento angolare: Definizione di momento angolare – Momento angolare di un oggetto rotante – Conservazione del momento angolare.

Equilibrio ed elasticità (cenni)

Moto armonico: Moto armonico semplice – Energia di un moto armonico semplice – Moto armonico semplice e moto circolare uniforme.

Onde (cenni): Variabili di base del moto ondulatorio – Onde trasversali e longitudinali – Propagazione di onde monodimensionali – Sovrapposizione ed interferenza – Riflessione e trasmissione – Onde sinusoidali – Onde sonore – Velocità delle onde sonore – Onde sonore periodiche – Intensità di un’onda sonora – Livello sonoro: il decibel – Effetto Doppler – Onde stazionarie – Risonanza

*Meccanica dei fluidi: Pressione – Legge di Stevino – Principio di Pascal e le leve idrauliche – Misura della pressione: manometro a mercurio e manometro a tubo aperto – Forze di galleggiamento e principio di Archimede – Casi particolari: oggetto totalmente immerso ed oggetto parzialmente immerso – Fluidi ideali – Linee di flusso – Equazione di continuità – Equazione di Bernoulli – Applicazioni dell’equazione di Bernoulli (Tubo di Venturi)

La gravità: La legge di gravitazione universale – Accelerazione di gravità e forza gravitazionale – Campo gravitazionale

Termodinamica: Temperatura e principio zero della termodinamica – Termometri e scale termometriche – Dilatazione termica di solidi e liquidi – Legge dei gas ideali – Calore ed energia interna – Capacità termica e calore specifico – Calorimetria – Calore latente – Lavoro e calore nei processi termodinamici – Prima legge della termodinamica – Trasformazioni termodinamiche: trasformazione adiabatica, isocora, isobara e isoterma – Espansione isoterma di una gas ideale – Trasmissione del calore: conduzione, convezione ed irraggiamento - Macchine termiche e II legge della termodinamica – Refrigeratori e pompe di calore – Processi reversibili ed irreversibili – Ciclo di Carnot – Entropia (cenni) – Variazione di entropia per i processi irreversibili (cenni)

Elettricità: Proprietà delle cariche elettriche – Conduttori ed isolanti – La legge di Coulomb – Il campo elettrico – Campo elettrico di una carica puntiforme - Le linee del campo elettrico - Moto di una particella carica in un campo elettrico uniforme – Flusso di campo elettrico – La legge di Gauss – Conduttori in equilibrio elettrostatico – Differenza di potenziale elettrico e potenziale elettrico – Differenza di potenziale elettrico in un campo uniforme – Potenziale elettrico ed energia potenziale elettrica dovuti a cariche puntiformi – Capacità e condensatori – Condensatori a facce piane e parallele – Condensatori in serie – Condensatori in parallelo – Energia immagazzinata in un condensatore – La corrente elettrica – Resistenza e legge d Ohm – Dipendenza della resistenza dalla temperatura – Energia elettrica e potenza – Forza elettromotrice – Resistenze in serie – Resistenze in parallelo – L’amperometro – Il voltmetro.

Elettromagnetismo: Il campo magnetico – Forza di Lorentz – Forza magnetica su un conduttore (filo) carico – Moto di una particella carica in un campo magnetico uniforme – Legge di Biot-Savart – Campo magnetico in un solenoide – Flusso di campo magnetico – Induzione magnetica (Legge di Faraday)

Le fonti energetiche: Fonti non rinnovabili; fonti rinnovabili: energia solare, energia eolica e macchine eoliche (aeropompa multipala, aerogeneratori, aeropompa “Savonius”, mulini ibridi), biomasse; combustibili: potere calorifico, temperatura di combustione, massa volumica, stabilità chimica, contenuto di zolfo, potere indetonante, prontezza di accensione, combustibili naturali, combustibili artificiali, biodiesel, bioetanolo.

Cenni di igrometria - Vapore acqueo: L’aria umida. Umidità assoluta, umidità relativa, essiccazione. Vapore acqueo, produzione del vapore d’acqua e curve limiti, calore totale del vapore. Diagrammi psicometrici.

1. David Halliday, Robet Resnick, Jearl Walker, “Fondamenti di Fisica: Meccanica, Termologia, Elettrologia, Magnetismo e Ottica”, 5° Edizione (2001), Casa Editrice Ambrosiana

2. Ugo Amaldi, "L'Amaldi per i licei scientifici", Vol. 1, 2 e 3, Zanichelli Editore

http://studium.unict.it (Sezione Documenti/Documenti Condivisi --- Appunti delle lezioni - Lezione su Energie Rinnovabili e Cenni di Igronometria)

L'esame consiterà in un colloquio volto ad accertare la conoscenza della materia, la capacità di problem solving anche mediante svolgimento di esercizi.

Date Appelli:

29.01.2020 - 26.02.2020 (I sessione)

24.06.2020 - 08.07.2020 - 29.07.2020 (II sessione)

09.09.2020 - 23.09.2020 (III sessione)

1. Principi di Newton. Forze e loro trattazione. Diagrammi delle forze
2. Forze conservative.
3. Energia e Lavoro.
4. Principio di Archimede – Galleggiamento e affondamento.
5. Legge di Stevino e pressione idrostatica.
6. Principio di Pascal e torchio idraulico.
7. Teorema di Bernoulli e sua dimostrazione.
8. Macchine Termiche: loro efficienza; ciclo di Carnot; 2° principio della termodinamica.
9. 1° e 2° principio della termodinamica. Energia interna.
10. Calore latente, capacità termica e calore specifico.