Codice insegnamento

4S010781

Docente

Francesco Enrichi

Coordinatore

Francesco Enrichi

Crediti

4

Lingua di erogazione

Italiano

Settore Scientifico Disciplinare (SSD)

FIS/07 - FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA)

Periodo

I semestre dal 2 ott 2023 al 26 gen 2024.

Corsi Singoli

Autorizzato con riserva

Orario Lezioni Moodle Seminari 0

Obiettivi di apprendimento

Il corso ha l’obiettivo di fornire allo studente una conoscenza dei concetti di base di questa disciplina, in modo di dare allo studente le basi di meccanica, termodinamica, dinamica dei fluidi e qualche conoscenza di base sull’elettromagnetismo.
Questo in modo di dare la capacità di gestire problemi di calcolo energetico e di trasformazioni termodinamiche per sostanze di interesse alimentare. Le capacità che si vogliono trasmettere con il corso includono: la conoscenza delle principali leggi della fisica (dalla meccanica all’elettromagnetismo); la capacità di spiegare in linguaggio scientificamente corretto i fenomeni fisici e di analizzarne qualitativamente il comportamento; la capacità di analizzare una trasformazione in modo quantitativo, in termini di forze e/o di energia.

Prerequisiti e nozioni di base

Sono richieste le conoscenze e competenze matematiche tipiche della formazione fornita dalla scuola secondaria superiore.
In particolare:
- saper classificare una grandezza come grandezza scalare o grandezza vettoriale
- calcolo vettoriale: operazioni tra vettori (somma, prodotto vettoriale e scalare), rappresentazione cartesiana e scomposizione di vettori
- nozioni di base di trigonometria
- calcolo algebrico (operazioni tra monomi e polinomi, potenze di polinomi, ecc.)
- metodi di risoluzione di equazioni (e di sistemi di equazioni) di primo e secondo grado
- elementi del calcolo differenziale (operatore derivata ed integrale)
- capacità di rappresentare dati, relazioni e funzioni con formule, tabelle, istogrammi, e/o grafici.
Durante il corso verranno fatti brevi richiami agli argomenti di matematica sopra elencati e verranno messe a disposizione dispense di trigonometria e calcolo vettoriale, ma ciascuno studente dovrà, in caso, provvedere mediante lo studio personale.

Programma

Il corso di Elementi di Fisica comprenderà argomenti di meccanica, fluidodinamica, termodinamica ed elettromagnetismo.
Il programma dettagliato è descritto di seguito:
- Introduzione alla fisica: le leggi della natura, le unità di misura ed il Sistema Internazionale, gli strumenti di misura, errori di misura, elementi matematici come vettori e scalari e operazioni tra essi, richiami di trigonometria. (Argomento 1)
- Cinematica. Definizione di posizione, velocità, accelerazione. Moto uniforme e uniformemente accelerato. Moto circolare, velocità ed accelerazione angolare, tangenziale e centripeta. (Argomento 2)
- Dinamica. Forze e leggi del moto di Newton. Massa e peso. Movimento del proiettile. Piano inclinato. Moto del pendolo e moti armonici. Forza elastica. Forza d’attrito. (Argomento 3)
- Lavoro, energia, potenza. Energia cinetica e teorema delle forze vive. Forze conservative ed energia potenziale. Conservazione dell'energia. Lavoro dell’attrito e bilancio energetico. (Argomento 4)
- Fluidi. Statica dei fluidi. Principi di Pascal e Archimede. Dinamica e teorema di Bernoulli. (Argomento 5)
- Temperatura e calore. Scale termometriche. Equivalenza tra energia meccanica e termica. Capacità termica e calore specifico. Equilibrio termico. (Argomento 6)
- Termodinamica. Trasformazioni termodinamiche. Legge dei gas perfetti. Primo principio della termodinamica. Enunciati del secondo principio ed interpretazione microscopica. (Argomento 7)
- Elettrostatica. La legge di Coulomb. Isolanti e conduttori, campo elettrico e potenziale, moto di cariche in campi elettrici. (Argomento 8)
- Magnetismo. Campo magnetico statico. Legge di Lorentz. Accenni al campo magnetico generato da correnti. (Argomento 9)

Bibliografia

Modalità didattiche

Il corso di Elementi di Fisica prevede lezioni frontali in aula (4 cfu da 8 ore). Per aiutare lo studente nella comprensione e nell'apprendimento delle leggi e dei principi trattati, durante le lezioni verrà fatto ricorso in modo sistematico alla fenomenologia, anche mediante uso di video-tutorial e lo svolgimento di esercizi dimostrativi, fondamentali per la comprensione applicativa delle leggi e delle nozioni teoriche. Questo approccio permetterà anche di preparare gli studenti al meglio per affrontare e superare l'esame finale.
Le lezioni saranno tenute in aula utilizzando sia la lavagna tradizionale sia diapositive e/o testi, brevi filmati, grafici, disegni e altro materiale utile a facilitare la comprensione degli argomenti trattati. Inoltre, verranno proposti esercizi facoltativi agli studenti da svolgere da soli. La soluzione di questi verrà fornita successivamente e, in alcuni casi, presentata dal docente in aula.
Si auspica una attiva partecipazione degli studenti alle lezioni attraverso domande, stimoli di discussione, richieste di chiarimenti, nonché suggerimenti per la soluzione degli esercizi.
Le lezioni saranno erogate esclusivamente in presenza. In caso di limitazioni dovute al COVID, dietro presentazione della relativa richiesta, verranno forniti supporti come videoregistrazioni o materiale didattico/bibliografico aggiuntivo.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame consisterà generalmente in una prova scritta, eventualmente sostituita da un equivalente colloquio orale, volta ad accertare il livello delle conoscenze acquisite dallo studente relativamente al programma svolto.
Gli argomenti d'esame saranno sia di tipo teorico sulle leggi e i principi della fisica, che di tipo applicativo, ossia basate sulla risoluzione di esercizi.
Il voto finale corrisponderà al voto conseguito all'esame. Nel caso di sola prova scritta, gli studenti più meritevoli potranno facoltativamente sostenere una integrazione orale per valutare l'attribuzione della lode.

Criteri di valutazione

La prova d’esame è intesa ad accertare il livello delle conoscenze acquisite dallo studente relativamente agli argomenti illustrati durante le lezioni in aula, sia per la parte teorica sulle leggi e principi della fisica che per la parte applicativa, basata sulla capacità di affrontare e risolvere esercizi specifici.
Per superare l'esame gli studenti dovranno dunque dimostrare di:
- aver compreso i principi base della meccanica, della termodinamica e dell’elettromagnetismo;
- essere in grado di spiegare i meccanismi e le dimostrazioni matematiche che costituiscono l’impianto complessivo della fisica classica;
- saper applicare le conoscenze acquisite per risolvere problemi applicativi presentati sotto forma di esercizi, domande e progetti.

Criteri di composizione del voto finale

Il voto finale corrisponderà al voto conseguito nell'esame. Nel caso di esame solo scritto, una integrazione orale facoltativa potrà essere fatta per valutare l'attribuzione della lode.

Lingua dell'esame

ITALIANO

Sustainable Development Goals - SDGs

Questa iniziativa contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.
Maggiori informazioni su www.univr.it/sostenibilita