Introduzione alla Fisica.
Meccanica: cinematica del punto materiale, dinamica, energia e lavoro, cenni di dinamica dei sistemi, meccanica dei fluidi.
Termodinamica: temperatura, calore e primo principio della termodinamica, secondo principio della termodinamica.
Elettromagnetismo: legge di Coulomb e campo elettrico, corrente elettrica, magnetismo, cenni sulle onde elettromagnetiche.
Lo studio delle dispense riassuntive non è sufficiente, è necessario approfondire utilizzando testi di fisica per corsi universitari, quali ad esempio:
D.C. Giancoli, Fisica, Casa editrice Ambrosiana.
D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Fondamenti di Fisica – volume unico, Casa Editrice Ambrosiana.
R. A. Serway, J. W. Jewett, Principi di fisica, Editore: EdiSES.
A.Borsa e A.Lascialfari, Principi di Fisica per indirizzo biomedico e farmaceutico,
edizioni EdiSES.
Obiettivi Formativi
Apprendere i concetti di base della Fisica Generale ed acquisire gli elementi fondamentali del metodo scientifico.
Sviluppare capacità di soluzione quantitativa dei problemi, con il necessario rigore e spirito critico.
Acquisire una metodologia che permetta allo studente di affrontare in modo corretto, consultando opportuni testi, anche tematiche relativamente nuove via via incontrate negli studi successivi.
Prerequisiti
Conoscenze matematiche di base: operazioni algebriche, equazioni di primo e secondo grado, sistemi di equazioni lineari, logaritmi, esponenziali, trigonometria, derivate, integrali.
Metodi Didattici
Lezioni frontali ed esercitazioni (modalità mista).
Altre Informazioni
Utilizzo della piattaforma e-learning (moodle) per comunicazioni e condivisione materiale didattico.
Ricevimento su appuntamento. (silvia.nava@unifi.it)
Modalità di verifica apprendimento
Esame di profitto scritto ed eventualmente orale (se il voto dello scritto è maggiore o uguale a 24/30, non è obbligatorio fare l'orale; se il voto dello scritto è compreso fra 18/30 e 23/30, è necessario fare l'orale; se il voto dello scritto è inferiore a 18/30 è necessario ripetere lo scritto.
Sono previsti 3 compiti scritti parziali durante il corso.
Programma del corso
Introduzione:
Il metodo scientifico, le grandezze fisiche e la loro misura. Incertezza sperimentale, cifre significative, ordini di grandezza. Unità di misura: il sistema SI.
Meccanica:
Cinematica del punto materiale in 1 dimensione. Sistemi di riferimento, definizione di posizione, velocità ed accelerazione. Moto rettilineo uniforme ed uniformemente accelerato. Oggetti in caduta libera.
Cinematica del punto materiale in 2 dimensioni. Richiami di calcolo vettoriale. Moto balistico e circolare.
Dinamica. Leggi del moto di Newton. Massa inerziale. Interazioni e forze. La forza di attrazione gravitazionale e la forza peso. Diagrammi delle forze. Forze vincolari: piani di appoggio e forza normale. Funi, carrucole e forza di tensione. Moto circolare e forza centripeta. Forza elastica e moto armonico. Forza di attrito e moto corrispondente.
Lavoro ed energia. Lavoro compiuto da una forza. Energia cinetica e teorema dell’energia cinetica. Forze conservative e non conservative. Energia potenziale. Conservazione dell'energia meccanica.
Quantità di moto. Cenni sugli urti.
Meccanica dei corpi estesi. Definizione di centro di massa e moto del centro di massa. Moto rispetto al centro di massa: momento di una forza e momento di inerzia. Momento angolare e sua conservazione.
Meccanica dei fluidi:
Le fasi della materia. Densità. Pressione nei fluidi e pressione atmosferica. Principio di Pascal. Misura della pressione (manometro e unità di misura della pressione). Galleggiamento e Principio di Archimede. Portata ed equazione di continuità. Principio di Bernoulli (esempio TIA). Equazione di Poiseuille (pressione e flusso del sangue, le pompe e il cuore).
Termodinamica:
Descrizione microscopica e macroscopica di un sistema. Equilibrio termico e Principio Zero della Termodinamica. Leggi dei gas e temperatura assoluta.
Il calore come trasferimento di energia. Calore specifico e capacità termica. Calore latente. Trasmissione del calore per conduzione, convezione e irraggiamento. Equivalenza fra calore e lavoro (esperimento di Joule). Energia interna. Primo Principio della Termodinamica. Trasformazioni termodinamiche. Espansione libera. Trasformazioni quasi statiche isocora, isobara, isoterma e adiabatica.
Processi reversibili e irreversibili, degradazione dell’energia. Macchine termiche, rendimento e secondo Principio della Termodinamica (enunciato di Kelvin-Plank). Macchine frigorifere e secondo Principio della Termodinamica (enunciato di Clausius). Entropia: ordine e disordine (freccia del tempo e sviluppo biologico).
Elettromagnetismo:
La carica elettrica. Isolanti e conduttori. Carica indotta. Legge di Coulomb. Definizione di campo elettrico, potenziale elettrico ed energia potenziale elettrica. Campo elettrico generato da una o più cariche puntiformi. Campo elettrico generato da due distribuzioni parallele di carica. Moto di una particella carica in un campo elettrico. Condensatori e capacità.
La corrente elettrica. Legge di Ohm, resistenza e resistori. Forza elettromotrice. Circuiti elettrici semplici. (Conduzione elettrica nel sistema nervoso. L’elettrocardiogramma).
Magneti e campi magnetici. Campi magnetici prodotti da correnti elettriche (campo magnetico prodotto da un filo rettilineo e da una spira). Forza tra fili percorsi da corrente. Moto di una particella carica in un campo magnetico: forza di Lorentz. Cenni sui dipoli magnetici e sul magnetismo della materia.
Generazione e proprietà generali delle onde elettromagnetiche. Velocità della luce. Spettro elettromagnetico.