Obiettivi formativi
Il corso ha come scopo quello di fornire, in modo semplificato, alcune nozioni di base indispensabili per poter affrontare i corsi degli ambiti chimico e biologico. In particolare si propone di fornire una descrizione fisica dei meccanismi che stanno alla base di processi e di proprietà della materia che vengono affrontati in corsi successivi.
Alla fine del corso ci si attende che lo studente sia in grado di:
(Conoscenza e comprensione)
- Conoscere e comprendere gli aspetti di base della fisica classica, e delle leggi fisiche che la regolano.
- Riconoscere ed esemplificare le leggi fondamentali della Fisica classica, Dinamica, Termodinamica ed Elettromagnetismo, con particolare attenzione ai principi di conservazione.
- Spiegare il significato delle grandezze fisiche introdotte
- Ricordare le unità di misura fondamentali
- Confrontare sistemi fisici, individuando analogie e differenze
- Inferire dall’osservazione diretta di un fenomeno semplice le leggi fisiche che lo descrivono
(Capacità di applicare conoscenza e comprensione)
- applicare le leggi fisiche conosciute per descrivere il sistema in esame
- applicare le leggi fisiche conosciute per impostare in modo simbolico semplici problemi
- eseguire l’analisi dimensionale
- applicare le conoscenze acquisite per esplicitare la relazione tra grandezze fisiche
- eseguire semplici esercizi con i relativi calcoli numerici
(Autonomia di giudizio)
- Saper interpretare i dati di un problema
- Saper analizzare le definizioni
- Saper valutare con senso critico i limiti di validità dei modelli fisici sviluppati
- Saper riconoscere la corretta formulazione di leggi fisiche.
- Saper attribuire a ogni fenomeno in esame un quadro di riferimento di leggi fisiche
(Abilità comunicative)
- Saper esplicitare le leggi fisiche della Meccanica, Termodinamica, Elettromagnetismo in modo chiaro, sintetico ed efficace
(Capacità di apprendere)
- studiare in autonomia
- collegare tra loro argomenti diversi trattati nel corso e argomenti affrontati in altri insegnamenti (Chimica, Matematica, Biologia)
- valutare il proprio grado di comprensione provando a risolvere problemi simili ma non identici a quelli già affrontati a lezione
- leggere testi di base e anche di livello più avanzato con un ragionevole grado di autonomia
- saper modificare il proprio quadro concettuale di fronte a problemi semplici di cui non si riesca a determinare immediatamente la soluzione
Prerequisiti
Conoscenze di base di aritmetica, algebra e analisi
Contenuti dell'insegnamento
Introduzione
Meccanica
Meccanica dei fluidi
Termodinamica
Elettromagnetismo
Ottica
Programma esteso
Introduzione
Grandezze Fisiche e Sistemi di unità di misura. Analisi dimensionale e ordini di grandezza. Misura e teoria degli errori. Vettori e scalari. Operazioni con i vettori. Scomposizione lungo gli assi cartesiani.
Meccanica
Diagramma spaziotempo. Posizione, velocità media e istantanea, accelerazione media e istantanea. Leggi orarie di moti particolari. Vettori posizione, velocità e accelerazione. Leggi della dinamica. Forze fondamentali. Legge di gravitazione universale e forza di gravità. Attriti. Lavoro di una forza. Prodotto scalare. Teorema dell'energia cinetica. Forze conservative ed energia potenziale. Conservazione dell'energia meccanica. Lavoro svolto da forze non conservative. Impulso di una forza. Conservazione della quantità di moto. Urti. Condizioni generali di equilibrio. Moto rotatorio. Energia cinetica di un corpo in rotazione. Momento di inerzia. Prodotto vettoriale. Momento di una forza. Leve.
Meccanica dei fluidi
Pressione. Modulo di volume. Legge di Pascal. Principio di Archimede. Caratteristiche del flusso. Equazione di continuità. Teorema di Bernoulli. Applicazioni del teorema di Bernoulli. Viscosità e flusso dei fluidi viscosi. Moto laminare e turbolento. Numero di Reynolds. Forze di trascinamento viscoso. Forze di trascinamento ad alte velocità. Tensione superficiale. Legge di Laplace.
Termodinamica
Principio zero della termodinamica. La dilatazione dei solidi. Temperatura. Teoria cinetica dei gas. Teorema di equipartizione dell'energia. Il calore e l'energia interna. Calore specifico. Calore specifico di un gas ideale monoatomico e biatomico. Calore latente e transizioni di fase. Lavoro e calore. Primo principio. Trasformazioni particolari. Meccanismi di trasmissione del calore. Propagazione del calore Macchine termiche. Trasformazioni reversibili ed irreversibili. Entropia. Significato microscopico dell'entropia. Secondo principio della termodinamica. Variazione di entropia nel ciclo di Carnot. Variazione di entropia nei processi reversibili e irreversibili.
Elettromagnetismo
La carica elettrica. Isolanti e conduttori. Carica per induzione e polarizzazione. Forza di Coulomb. Campo elettrico. Campo elettrico di una carica puntiforme e di un dipolo. Campo generato da una distribuzione continua di cariche. Linee di campo. Flusso del campo elettrico. Teorema di Gauss. Applicazioni del teorema di Gauss. Potenziale elettrico. Superfici equipotenziali. Momento su un dipolo in un campo elettrico uniforme. Energia potenziale. Capacità. Condensatore. Collegamento di condensatori in serie ed in parallelo. Energia immagazzinata in un condensatore. Effetto degli isolanti sulla capacità. Corrente elettrica. Resistenza e legge di Ohm. Legge di Joule. Collegamento di resistenze in serie ed in parallelo. Magneti permanenti. Forza di Lorentz. Campo magnetico. Forza su un conduttore percorso da corrente. Momento magnetico di una spira. Legge di Biot- Savart. Campo magnetico di un filo infinitamente lungo percorso da corrente. Teorema di Ampère. Legge di Faraday. Generatore di corrente alternata. f.e.m. indotte e campi elettrici. Energia immagazzinata nel campo magnetico. Teorema di Ampère generalizzato . Le equazioni di Maxwell . Le onde elettromagnetiche. Energia trasportata dalle onde e.m. Lo spettro delle onde e.m.
Ottica
Le onde elettromagnetiche e lo spettro elettromagnetico. L'approssimazione dell'ottica geometrica. Riflessione e rifrazione. Legge di Snell. Riflessione totale. Specchi piani. Lenti sottili e formazione delle immagini. Relazione tra i punti coniugati. Formula dei costruttori di lenti. Dispersione delle luce.
Bibliografia
Principi di Fisica
Serway Jewett
EdiSES
Metodi didattici
Le lezioni verranno svolte in presenza.
Lezioni frontali, impostate in modo da privilegiare il confronto con gli studenti. In ogni lezione viene illustrata la teoria e svolti esercizi sui vari concetti via via introdotti. Ogni settimana si svolgeranno due ore di esercitazioni nell’ambito del progetto Idea, volte ad aiutare il recupero degli studenti con debito formativo in Fisica nel test di autovalutazione e fornire a tutti occasioni di esercitazioni sugli argomenti affrontati a lezione.
Le slide utilizzate a supporto delle lezioni verranno caricate nei giorni immediatamente seguenti sulla piattaforma Elly. Per scaricare le slide è necessaria l’iscrizione al corso on line.
Le slide vengono considerate parte integrante del materiale didattico. Si ricorda agli studenti non frequentanti di controllare il materiale didattico disponibile e le indicazioni fornite dalla docente tramite la piattaforma Elly.
Modalità verifica apprendimento
Il test di verifica delle competenze (TOLC) servirà a stabilire gli OFA .
Per gli studenti con OFA in Fisica viene offerto un corso di supporto.
Viene svolta una valutazione formativa continua ma informale avviando discussioni durante le lezioni e le esercitazioni.
La verifica sommativa dell’apprendimento consiste in due prove scritte intermedie, test a risposta multipla con 10 quesiti sia di teoria sia di esercizi (è consentito l’utilizzo solo della calcolatrice). La durata della prova scritta è di 40 minuti. La prova scritta è valutata con scala 0-30. Il raggiungimento della sufficienza (18/30) in ognuna delle due prove corrisponde a 6 risposte esatte. La lode viene assegnata nel caso del raggiungimento del massimo punteggio.
Agli studenti che avranno ottenuto una valutazione media sulle prove intermedie uguale o superiore a 18/30 verrà assegnato un voto in trentesimi e saranno, quindi, esonerati dallo svolgimento della prova scritta finale d’esame. Gli esiti delle prove scritte verranno resi noti mediante pubblicazione sulla piattaforma ESSE3. Si ricorda che l'iscrizione on line all'appello è OBBLIGATORIA.
Per gli studenti che non avranno superato positivamente le due prove scritte intermedie, ottenendo una valutazione media sulle prove inferiore a 18/30, la verifica sommativa dell’apprendimento consisterà in una prova scritta, test a risposta multipla con 15 quesiti sia di teoria sia di esercizi riguardanti tutti gli argomenti del programma del corso. La durata della prova scritta è di 1 ora ed è consentito l’utilizzo solo della calcolatrice.
La prova scritta è valutata con scala 0-30. Il raggiungimento della sufficienza (18/30) corrisponde a 9 risposte esatte. La lode viene assegnata nel caso del raggiungimento del massimo punteggio.
Il voto della prova scritta viene comunicato nell’arco della settimana successiva alla prova, tramite la piattaforma Esse3. Si ricorda che l'iscrizione on line all'appello è OBBLIGATORIA.
Lo studente verrà valutato in base al raggiungimento degli obiettivi specificati precedentemente.
Al fine di verificare il raggiungimento di tali obiettivi, le domande sono volte a valutare le conoscenze, la capacità di rielaborazione autonoma e originale di tali conoscenze, la capacità di applicare tali conoscenze e abilità acquisite nella risoluzione di semplici problemi, nel riconoscimento e analisi delle definizioni delle grandezze e dei principi introdotti, la capacità di collegare, confrontare tra loro e approfondire le conoscenze acquisite.
Viene assegnata una valutazione insufficiente in caso di mancato raggiungimento dei suddetti obiettivi, e in particolare dalla mancanza di una conoscenza dei contenuti minimi del corso; dall’incapacità di esprimersi con un lessico specifico appropriato, dall’assoluta assenza di una preparazione autonoma, dall’incapacità di analizzare proprietà fondamentali di sistemi fisici di interesse e di formulare giudizi autonomi. Una valutazione pienamente sufficiente (18-23/30) è determinata dalla dimostrazione di avere appreso i contenuti minimi e fondamentali del corso; da un livello sufficiente di preparazione autonoma, dalla capacità di analizzare almeno nei tratti essenziali le proprietà fondamentali di sistemi fisici di interesse e di formulare giudizi autonomi ad un livello sufficiente. Un punteggio medio viene formulato se lo studente dimostra di aver raggiunto gli obiettivi specifici di apprendimento sopra esplicitati ad un livello più che sufficiente (24-25/30) o buono (26-27/30), i punteggi più alti (28-30/30 e lode) per un livello da ottimo a eccellente.
Altre informazioni
Orario di ricevimento: venerdì dalle 12 alle 14 previo appuntamento (Email). E' ovviamente possibile prendere appuntamento anche per giorni diversi della settimana.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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