FISICA - canale 1

FIS/01 - 8 CFU - 1° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

ELENA IRENE GERACI
Email: elena.geraci@unict.it
Edificio / Indirizzo: Dipartimento di Fisica e Astronomia "E. Majorana", Via Santa Sofia 64, Catania. Studio 344
Telefono: 0953785359
Orario ricevimento: Martedi e Venerdì dalle 09:00 alle 11:00. Il ricevimento avverrà su piattaforma TEAMS usando la funzione "Chiama". Per ulteriori esigenze si consiglia di concordare il ricevimento tramite email a elena.geraci@unict.it


Obiettivi formativi

Il corso di 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.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

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. Se le restrizioni imposte dall’emegenza sanitaria lo consentiranno saranno previste delle attività di laboratorio di Fisica.

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.


Prerequisiti richiesti

Conoscenze di base di algebra, geometria e trigonometria



Frequenza lezioni

La frequenza e' consigliata.

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.



Contenuti del corso

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.

DINAMICA, LE LEGGI DEL MOTO: Forza, Prima, Seconda e Terza legge di Newton, forza gravitazionale, moto di un proiettile, forze di attrito, dinamica del moto circolare; moto in presenza di forze ritardanti dipendenti dalla velocità.

LAVORO ED ENERGIA : Lavoro di una forza - Teorema dell'energia cinetica - Forze conservative – Potenziale - Conservazione dell'energia meccanica - Conservazione della quantità di moto

MOTO ROTAZIONALE : Cinematica rotazionale - Momento delle forze - Conservazione del momento angolare - Campo gravitazionale ed elettrostatico - Teorema di Gauss e sue applicazioni.

MECCANICA DEI FLUIDI: Proprietà dei fluidi - Statica dei fluidi: leggi di Pascal, Stevino e Archimede - Fluidi ideali e teorema di Bernoulli - Moto laminare di un fluido viscoso: legge di Poiseuille - Circolazione del sangue e lavoro del cuore – Flusso turbolento - Sedimentazione - Fenomeni di superficie: legge di Laplace e fenomeni di capillarità

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

5 - CARICA ELETTRICA, CAMPO E POTENZIALE ELETTROSTATICO: Carica elettrica -– Conduttori e isolanti- Legge di Coulomb- Campo elettrostatico - Linee di forza, il potenziale e l’energia potenziale elettrostatica - Condensatori - Dielettrico - Densità di energia del campo elettrico

CORRENTE ELETTRICA: Corrente elettrica - Resistenza e legge di Ohm - Correnti elettriche nei conduttori e negli elettroliti - Modello per la conduzione elettrica - Energia e potenza elettrica - Conduzione degli impulsi nel sistema nervoso

CAMPI MAGNETICI: Campo magnetico - Moto di una particella carica in un campo magnetico - Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente - Campo magnetico prodotto da una corrente - Legge di Biot-Savart, - Legge di Ampere - Forza elettromotrice indotta - Legge di Faraday e l’induzione - Legge di Lenz - Equazioni di Maxwell - Onde elettromagnetiche

FENOMENI ONDULATORI : Moto ondulatorio -Equazione delle onde - Onde longitudinali e trasversali - Onde piane ed onde sferiche - Onde monocromatiche - Effetto Doppler - Il suono e le sue caratteristiche - Fisica dell'orecchio - Ultrasuoni.

ELEMENTI DI OTTICA: Riflessione e rifrazione - Legge di Snell - Principio di Huygens- 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



Testi di riferimento

  1. J.W. Jewett, R.A. Serway: Principi di Fisica, Vol I, ultima edizione, EdiSES, Napoli
  2. Douglas C. Giancoli: Fisica, Principi e Applicazioni, ultima edizione, Casa Editrice Ambrosiana
  3. A. Lascialfari, F. Borsa: Principi di Fisica, per indirizzo biomedico e farmaceutico, ultima edizione, EdiSES, Napoli

Gli studenti sono liberi di utilizzare qualunque altro testo possa essere più conveniente per loro.

Per ulteriori esercizi di fisica svolti si consiglia la consultazione di :
J.R. Gordon, R.V. Mcgrew, R.A. Serway, J.W. Jewett: Guida allo studio e alla soluzione dei problemi da Principi di Fisica, III Edizione, EdiSES, Napoli



Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Introduzione e vettori Testo 1.: cap 1; Testo 2.: cap. 1, par. 3.1-3.5 
2Descrizione del motoTesto 1: cap.2, cap.3; Testo 2.: cap.2, cap.3 
3Leggi della dinamicaTesto 1: cap.5; Testo 2.: cap.4 
4Forze di attrito e dinamica del moto circolare Testo 1: cap.4; Testo 2: par.4.8; cap.5 
5Energia e Lavoro Testo 1: cap.6; Testo 2.: par. 6.1-6.3 
6Conservazione della quantità di moto Testo 1: par. 8.1, 8.2; Testo 2.: par 7.1, 7.2  
7Campi conservativi - Potenziale - Energia MeccanicaTesto1:cap.7; Testo 2.:par 6.4-6.10 
8Moto rotazionaleTesto 1: cap.10; Testo 2.: cap.8 
9Meccanica dei Fluidi Testo 1: cap.15; Testo 2.: cap.10 
10Temperatura e teoria cinetica dei gasTesto 1: cap.16; Testo 2.: cap.13 
11Principi della Termodinamica Testo 1: cap.17, cap.18; Testo 2.: cap.14, 15 
12Forze Elettriche e Campi Elettrici Testo 1: cap.19; Testo 2.: cap.16 
13Potenziale Elettrico e Capacita'Testo 1: cap. 20; Testo 2.: cap.17 
14Corrente Elettrica e legge di Ohm Testo 1: par. 21.1-21.4; Testo 2.: cap.18 
15Forze e Campi Magnetici Testo 1: cap.22; Testo 2.: cap.20 
16Legge di Faraday e InduttanzaTesto 1: cap.23; Testo 2.: par. 21.1-21.3, 22.1 
17Onde elettromagnetiche Testo 1: par 24.7; Testo 2.: cap.22  


Verifica dell'apprendimento


MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

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.


ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

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




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