Codice insegnamento

4S00004

Docente

Federico Boschi

Coordinatore

Federico Boschi

Crediti

6

Lingua di erogazione

Italiano

Settore Scientifico Disciplinare (SSD)

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

Periodo

1°ANNO I° SEMESTRE dal 17 ott 2022 al 23 dic 2022.

Orario Lezioni Moodle Seminari 0

Obiettivi di apprendimento

Con il corso di Fisica Generale si intende dare allo studente una formazione sulla meccanica e sull’ elettromagnetismo necessaria per la comprensione dei fenomeni fisici nelle biotecnologie e delle implicazioni della fisica nella biologia e nelle scienze della vita. Oltre alla spiegazione dei concetti fisici generali verranno svolti esercizi in classe per aumentare la comprensione e l'assimilazione della teoria e per sviluppare la capacità di gestione e di risoluzione dei problemi sperimentali.

Prerequisiti e nozioni di base

Conoscenze di matematica e fisica a livello di scuola media superiore

Programma

PROGRAMMA
Grandezze fisiche, vettori, esercizi. Derivata di una funzione, calcolo, esempi ed esercizi. Teorema Fermat e teorema di Rolle.
MECCANICA:
Posizione, spostamento, moto unidimensionale vario, moto rettilineo uniforme. Velocità media e velocità istantanea. Esercizi.
Accelerazione, moto rettilineo uniformemente accelerato. Esercizi. Moto bidimensionale, accelerazione radiale, accelerazione tangenziale. Moto circolare uniforme. Esercizi.
Moto dei gravi. Moto di un proiettile. Esercizi. Leggi del moto (I, II, III). Quantità di moto. Massa inerziale. Peso. Esercizi.
Piano inclinato liscio. Carrucola. Forze di attrito. Moto armonico. Forza elastica. Esercizi. Lavoro di una forza. Energia cinetica. Teorema dell’energia cinetica. Forze conservative. Energia potenziale.
Energia potenziale gravitazionale. Teorema dell’energia meccanica. Esercizi
Conservazione della quantità di moto. Urti elastici, anelastici, perfettamente anelastici. Esercizi. Legge di gravitazione universale. Potenza. Esercizi.
Moto rotatorio dei corpi rigidi (cenni) e momento di una forza.
Leve di primo, secondo e terzo tipo, leve del corpo umano. La mandibola.
FLUIDODINAMICA:
Pressione, densità, peso specifico, legge di Stevino, pressa idraulica, barometro di Torricelli, manometro a tubo aperto, principio di Archimede. Esercizi.
Fluido ideale, moto stazionario, moto non turbolento, Portata. Equazione di continuità. Tubo di Venturi. Esercizi. Teorema di Torricelli (serbatoio). Applicazioni. Esercizi.
Forza di Stokes. Attrito nei fluidi.
Fluidi viscosi. Viscosità, resistenza di un condotto. Formula di Poiseuille.
TERMODINAMICA
Dilatazione termica di solidi e liquidi (lineare, superficiale, di volume). Esercizi. Contatto termico, equilibrio termico, legge zero della termodinamica, termometri a gas, temperatura assoluta. Gas perfetto. Equazione di stato dei gas perfetti. Esercizi. Calore, energia interna, equivalente meccanico del calore, capacità termica, calore specifico, calore latente. Esercizi.
Convezione, conduzione, irraggiamento.
I principio della termodinamica. Lavoro e calore nelle trasformazioni termodinamiche. Applicazioni del I principio. Trasformazioni cicliche, espansione libera, trasformazioni adiabatiche, isobare, isocore, isoterme.
II principio della termodinamica (Enunciati di Kelvin-Plank, Clausius, Kelvin). Macchina termica, rendimento termico. Esercizi
Frigorifero, coefficiente di prestazione. Esercizi.
ELETTROLOGIA - ELETTROMAGNETISMO
Cariche elettriche. Legge di conservazione della carica. Isolanti, conduttori, elettroscopio. Forza di Coulomb, campo elettrico. Esercizi. Energia potenziale, il potenziale elettrostatico.
Linee e superfici equipotenziali. Capacità elettrica. Generatore di corrente. Corrente elettrica. Legge di Ohm, resistenza e resistività. Esercizi. Potenza elettrica, effetto Joule. Corrente alternata. Circuiti in corrente continua. Resistori in serie e parallelo. Esercizi.
Poli magnetici, intensità del campo magnetico. Forza agente su filo percorso da corrente. Carica in un campo magnetico, forza di Lorentz, raggio di Larmor. Campo magnetico generato da un filo percorso da corrente. Campo in un solenoide.
Forze agenti tra fili percorsi da corrente. Esercizi. Onde elettromagnetiche (generazione, spettro, lunghezze d’onda).
OTTICA
Principi dell’ottica geometrica.
Riflessione, leggi della riflessione, specchio piano. Specchio sferico concavo, legge dei punti coniugati, fuoco oggetti, fuoco immagini, costruzioni delle immagini. Immagini reali, immagini virtuali. Ingrandimento lineare. Specchi sferici concavi. Esercizi. Rifrazione, leggi della rifrazione, indice di rifrazione assoluto e relativo. Diottro sferico, diottro piano, esempi.
Lenti sottili convergenti, lenti sottili divergenti. Legge dei costruttori di lenti. Costruzione delle immagini. Occhio umano: miopia e ipermetropia.
RAGGI X
Processi di produzione dei raggi X, tubo radiogeno. Assorbimento dei raggi X, effetto fotoelettrico, Compton e produzione di coppie. Formazione dell’immagine radiografica analogica e digitale. Cenni di dosimetria: dose assorbita, dose equivalente , dose efficace, emissione da sorgente.

Bibliografia

Modalità didattiche

Le lezioni si svolgono in presenza. Durante le lezioni vengono affrontati gli argomenti teorici e immediatamente dopo vengono svolti molti esercizi di applicazione dei concetti teorici e per la preparazione in vista dell’esame finale. Se non è richiesto dall’emergenza sanitaria o dall’ateneo non vengono effettuate lezioni in streaming o registrate in quanto tali modalità impediscono la libera discussione tra studenti e docenti.

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame scritto con n=8-15 esercizi a domanda aperta. Durata 2 ore massimo.
Non sono ammessi libri o appunti. Portare calcolatrice (non programmabile) e penna e documento di riconoscimento. I fogli verranno distribuiti dal docente. Scrivere nome, cognome e numero di matricola su tutti i fogli consegnati. E' possibile fare una brutta copia. Tutti i fogli (anche quelli di brutta) vanno restituiti alla fine dell'esame. Il testo scritto a matita non verrà considerato nella valutazione. Gli esercizi possono esere svolti in ordine diverso da quello indicato nel testo ma deve essere indicato chiaramente prima dello svolgimento il numero dell'esercizio a cui si riferisce. Non sono ammessi due o più svolgimenti diversi dello stesso esercizio.
In caso di emergenza sanitaria la modalità di esame potrà essere solo orale via web.

Criteri di valutazione

Si terrà conto della correttezza della procedura adottata dallo studente per risolvere gli esercizi e dell'uso delle unità di misura. Soluzioni alternative sono ben accette, purchè corrette. Errori di calcolo che portano a soluzioni incompatibili con il problema sono considerati gravi.

Criteri di composizione del voto finale

Indicativamente, per n esercizi, ogni esercizio corretto vale 30/n. Si terrà poi conto della gravità degli errori e delle lacune, delle eventuali procedure corrette anche in presenza di errori di calcolo, della chiarezza nei passaggi matematici e nell'ordine dell'elaborato.
E' necessario (ma non sufficiente) raggiungere la sufficienza negli esercizi di ottica e di raggi x per passre l'esame.

Lingua dell'esame

italiano