Insegnamento FISICA
| Nome del corso di laurea | Scienze biologiche |
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| Codice insegnamento | GP004013 |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Valentina Mariani |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 6 |
| Regolamento | Coorte 2023 |
| Erogato | Erogato nel 2023/24 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Base |
| Ambito | Discipline matematiche, fisiche e informatiche |
| Settore | FIS/07 |
| Anno | 1 |
| Periodo | Secondo Semestre |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | ITALIANO |
| Contenuti | Il metodo sperimentale, grandezze e unità di misura. Elementi di meccanica, elettricità e magnetismo. Elementi di metodi di misura e analisi degli errori. |
| Testi di riferimento | A. Giambattista, Fisica Generale - Principi e Applicazioni 3a ed., McGraw Hill (2021). |
| Obiettivi formativi | Lo studente deve acquisire conoscenze di base su dinamica del punto materiale, statica e dinamica dei fluidi, elettricità, magnetismo e teoria degli errori. Le lezioni forniscono le basi teoriche relative agli argomenti trattati. Alcuni esercizi numerici proposti sono dedicati a rendere lo studente autonomo nel trovare le migliori soluzioni ed acquisire la manualità per le valutazioni numeriche. |
| Prerequisiti | Pre-requisiti essenziali. Nozioni di base di algebra, manipolazione delle espressioni numeriche e letterali, soluzione di equazioni di I e II grado. Nozioni di base di analisi matematica: funzioni elementari quali polinomi, funzioni trigonometriche, esponenziali, logaritmi. Pre-requisiti importanti. Nozioni di base di analisi matematica: derivate delle funzioni elementari, regole di derivazione delle funzioni composte, concetto di integrale e integrali di funzioni elementari. Nozioni di base di calcolo vettoriale: concetto di vettore, prodotto scalare e prodotto vettoriale. |
| Metodi didattici | Tutto il programma viene svolto con lezioni frontali. Allo scopo permettere agli studenti di acquisire la metodologia per risolvere specifici problemi, vengono proposti in aula esercizi che vengono risolti dal docente coinvolgendo gli studenti nel processo di soluzione e nella procedura di escuzione dei calcoli specifici. |
| Altre informazioni | |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | La valutazione avviene tramite una prova scritta. Ogni prova scritta è composta da circa venti domande, di cui un terzo è composto da quesiti teorici e i due terzi sono costituiti da esercizi numerici. Le domande spaziano sull'intero programma del corso. Durante la prova scritta è consentito usare solo il foglio contenente il testo dell'esame, i fogli protocollo messi a disposizione dal docente, una calcolatrice. Non è consentito l'utilizzo di telefoni cellulari, appunti, libri di testo. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa |
| Programma esteso | Introduzione al corso ed informazioni pratiche. La fisica e il metodo sperimentale. Grandezze fisiche e unità di misura. Sistema Internazionale. Equazioni dimensionali. Grandezze fisiche scalari e vettoriali. Richiami di calcolo vettoriale. Cinematica del punto. Velocità media e velocità istantanea. Accelerazione media e accelerazione istantanea. Calcolo della legge oraria di un moto a partire dalla conoscenza della dipendenza temporale della velocità istantanea: richiami generali al calcolo integrale e suo significato fisico-geometrico. Leggi orarie di moto rettilineo uniforme e moto rettilineo uniformemente accelerato. Moto circolare uniforme e accelerazione centripeta. Legge oraria. Primo principio della dinamica (inerzia). Massa, secondo principio della dinamica e definizione di forza. Terzo principio della dinamica (azione e reazione). Forza di gravitazione universale. Forza peso. Forza elastica. Forze di attrito statico e dinamico. Forze di attrito viscoso. Problema generale della dinamica. Moto sotto l'azione di una forza elastica. Pendolo semplice. Considerazioni generali sul moto armonico. Definizione di lavoro nel caso di forza costante. Considerazioni ed esempi su lavoro motore, lavoro resistente, lavoro nullo. Unità di misura del lavoro. Definizione generale di lavoro nel caso di forza variabile. Definizione di potenza e sua unità di misura. Teorema delle forze vive e definizione di energia cinetica. Esempio di applicazione del teorema delle forze vive ad un corpo sotto l'azione della forza peso lungo tre percorsi notevoli. Lavoro compiuto da alcune forze notevoli lungo un percorso chiuso: forza peso, forza elastica, forza di attrito. Forze conservative e non conservative. Definizione di energia potenziale. Definizione di energia meccanica e teorema di conservazione dell'energia meccanica. Fenomeni elettrostatici. Forze elettriche e cariche elettriche. Struttura elettrica microscopica della materia e dell'atomo. Additività della carica elettrica. Isolanti e conduttori. Legge di Coulomb. Costante dielettrica del vuoto e costante dielettrica relativa. Confronto tra forza coulombiana e forza gravitazionale. Campo elettrico. Principio di sovrapposizione (additività di forza e campo elettrici). Esercizio sul principio di sovrapposizione: campo di un dipolo elettrico. Flusso di un vettore attraverso una superficie. Angolo solido. Teorema di Gauss. Alcune applicazioni del teorema di Gauss: campo di una sfera isolante uniformemente carica, campo di un piano uniformemente carico, campo di un doppio piano carico. Lavoro della forza elettrostatica di una carica puntiforme. Energia potenziale elettrostatica. Potenziale elettrico. Energia potenziale e potenziale elettrico di un condensatore piano. Elettrostatica dei conduttori. Forza elettromotrice e corrente elettrica. Legge di Ohm, resistenza e conducibilità. Resistenze in serie e in parallelo. Effetto Joule. Resistività. Corrente alternata e potenza efficace. Fenomeni magnetici elementari. Esperimenti di Oersted e Ampère. Seconda legge di Laplace e forza di Lorentz. Campo di induzione magnetica. Moto di una particella carica in campo magnetico uniforme. Spettrometro di massa. Legge di Biot e Savart. Permeabilità magnetica del vuoto e permeabilità magnetica relativa: diamagneti, paramagneti, ferromagneti. Prima legge di Laplace. Campo di una spira percorsa da corrente e momento magnetico. Campo di un solenoide. Cenni al fenomeno di induzione magnetica. Densità e pressione in un fluido. Equazione di continuità. Portata. Equazione di Bernoulli ed alcune sue conseguenze: paradosso idrostatico, forza di Archimede, effetto Venturi. Metodi di misura: misure dirette ed indirette. Errori sistematici, errori statistici, sensibilità strumentale. Valore medio come migliore stima di una grandezza misurata. Varianza, deviazione standard e deviazione standard della media. Distribuzione di misure ripetute intorno al valor medio. Misure di conteggi, distribuzione poissoniana e deviazione standard. Errori casuali ed indipendenti, distribuzione gaussiana, deviazione standard ed intervalli di confidenza. Propagazione degli errori. Casi notevoli: somma e differenza, prodotto e quoziente. Propagazione in quadratura per errori indipendenti e casuali. Formula generale di propagazione degli errori tramite derivate parziali. |