Insegnamento FISICA CON ELEMENTI DI INFORMATICA
| Nome del corso di laurea | Chimica e tecnologia farmaceutiche |
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| Codice insegnamento | A003592 |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Michele Pauluzzi |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 8 |
| Regolamento | Coorte 2023 |
| Erogato | Erogato nel 2023/24 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Base |
| Ambito | Discipline matematiche, fisiche, informatiche e statistiche |
| Settore | FIS/01 |
| Anno | 1 |
| Periodo | Secondo Semestre |
| Tipo insegnamento | Obbligatorio (Required) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | Italiano |
| Contenuti | Il corso consta di due parti, la prima riguarda l’insegnamento della fisica classica, la seconda l’apprendimento delle basi dell’informatica e della programmazione al computer. FISICA - Introduzione: unità fondamentali, vettori e scalari. Fondamenti di cinematica e meccanica: leggi di Newton. Forze. Lavoro ed energia e teoremi. Quantità di moto. Urti. Corpi rigidi e Moti rotazionali. Cenni di statica e dinamica dei fluidi: Fondamenti di elettromagnetismo: Elettrostatica, Magnetismo, equazioni di Maxwell INFORMATICA – Introduzione alla programmazione e ai linguaggi di programmazione. Struttura di un programma. Sintassi e istruzioni. Diagrammi di flusso di un programma. Introduzione al linguaggio di programmazione di alto livello Python. Realizzazione di un programma in Python. |
| Testi di riferimento | Testi consigliati: Serway & Jewett, Principi di Fisica Vol. I, EdiSES editore In alternativa: James S. Walker, Fondamenti di Fisica Vol.I e II, Zanichelli |
| Obiettivi formativi | MODULO DI FISICA - L'obiettivo principale del modulo consiste nella conoscenza della fisica di base. Le principali abilità (ovvero la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno: l'applicazione della fisica di base nella risoluzione di problemi fisici e non; l'applicazione di tale conoscenza in problematiche inerenti al corso di studio; lo sviluppo della capacità di costruire strumenti e metodi nello studio di concetti teorici e nella loro applicazione da poter utilizzare per affrontare nuove situazioni. MODULO DI INFORMATICA - L’obiettivo del modulo è quello di fornire una conoscenza di base e generale della programmazione, con i concetti fondamentali necessari e sufficienti per poter approcciare in modo autonomo qualunque linguaggio di programmazione. Lo studente verrà messo in grado di sviluppare ed eseguire programmi semplici nel linguaggio di programmazione di alto livello Python (il linguaggio più utilizzato al mondo al giorno d’oggi) che verrà utilizzato per le esercitazioni pratiche. |
| Prerequisiti | Al fine di comprendere gli argomenti dell'insegnamento e poter svolgere con successo esercizi ed applicazioni, è utile aver frequentato il corso di Matematica e possibilmente averne superato l'esame. Gli argomenti trattati nel corso dell'insegnamento richiedono la capacità di risolvere semplici limiti, derivate ed integrali. Non sono necessari prerequisiti per il modulo di informatica |
| Metodi didattici | Le lezioni del corso sono tenute dal docente e consistono in lezioni frontali di due ore in aula, sia per la parte di fisica che quella di informatica, esercitazioni su problemi di fisica ed applicazioni, esercitazioni pratiche di programmazione, queste ultime con obbligo di frequenza. MODULO DI FISICA: vengono forniti alcuni esempi di siti WEB dove è possibile osservare o condurre esperimenti virtuali con Applet o animazioni per una migliore comprensione degli argomenti studiati. MODULO DI INFORMATICA: il corso si svolgerà con l’ausilio di software gratuito/open-source sia per lo studio che per la programmazione. Il software può essere utilizzato su personal computer (raccomandato)/tablet/cellulare (opzione meno preferibile) che saranno necessari in aula durante le lezioni ed esercitazioni di informatica. |
| Altre informazioni | Il ricevimento per gli studenti è concordato su richiesta dello studente via e-mail o al termine delle lezioni. Il ricevimento può essere in presenza o in Teams. Studenti con disabilità o DSA che abbiano particolari necessità in relazione alle lezioni e/o agli esami, devono contattare il professore con congruo anticipo. |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | MODULO DI FISICA – La parte di esame riguardante la fisica prevede una prova scritta e/o una prova orale a discrezione del docente. La modalità verrà comunicata durante il corso. La prova scritta consiste nella risoluzione di uno-due problemi di fisica. Ha una durata di circa 2 ore ed è finalizzata al verificare la comprensione delle conoscenze teoriche e la capacità di applicarle, nonché la capacità di ragionamento nella risoluzione delle problematiche proposte. La prova orale consiste in una discussione della durata di circa 15-30 minuti finalizzata ad accertare: il livello di conoscenza e di capacità di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti del corso; la capacità di applicare e utilizzare quanto appreso nella risoluzione di nuovi problemi ed esercizi; nonché la capacità espositiva dello studente. MODULO DI INFORMATICA: la parte di esame riguardante l’informatica consiste di una prova pratica in cui lo studente deve scrivere un piccolo programma in Python, su un computer fornito dal docente, con possibili domande orali sugli argomenti del corso. Per informazioni sui servizi di supporto UNIPG agli studenti con disabilità e/o DSA visitare la pagina WEB http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa |
| Programma esteso | MODULO DI FISICA ELEMENTI DI MECCANICA DEL PUNTO MATERIALE 1.1. Introduzione alla Fisica Grandezze fisiche fondamentali per la meccanica: lunghezza, massa, intervallo di tempo e unità di misura. Grandezze derivate ed analisi dimensionale. Multipli e sottomultipli delle unità di misura in notazione scientifica, cifre significative, ordini di grandezza. 1.2. Calcolo vettoriale Grandezze scalari e vettoriali. Definizione di vettore in geometria Euclidea. Vettore opposto. Modulo di vettore. Operazioni con i vettori: somma e sottrazione tramite la regola del parallelogramma e moltiplicazione per uno scalare. Vettori in un sistema cartesiano ortogonale: base ortonormale di versori e componenti di un vettore. Modulo, somma, sottrazione e moltiplicazione per uno scalare tramite le componenti. Prodotto scalare e vettoriale. 1.3. Cinematica in una e due dimensioni Vettore posizione e spostamento. Vettore velocità istantanea e vettore accelerazione istantanea. Velocità media e accelerazione media. Traiettoria ed equazioni orarie. Scomposizione del moto lungo gli assi del sistema ortogonale. Moto rettilineo uniforme e moto rettilineo uniformemente accelerato. Moto dei gravi. 1.4. Forze e principi della dinamica Primo principio della dinamica. Concetto di forza e proprietà vettoriali delle forze. Secondo principio della dinamica e massa inerziale. Legge della gravitazione universale di Newton e forza peso. Terzo principio della dinamica. Reazioni vincolari e forze normali. Attrito statico e dinamico. Tensione. Moto circolare uniforme: velocità angolare e lineare, accelerazione centripeta, periodo. Moto circolare non uniforme: accelerazione centripeta e tangenziale. Forze centripete. 1.5. Lavoro, energia, oscillazioni Lavoro compiuto da una forza. Energia cinetica. Teorema del lavoro e dell’energia cinetica. Potenza. Definizione e proprità delle forze conservative. Energia potenziale e differenza di energia potenziale in relazione al lavoro compiuto: caso della forza peso. Conservazione dell’energia meccanica. Principio generale della conservazione dell’energia. Forza elastica: lavoro e conservazione dell’energia. Moto armonico in una dimensione: ampiezza, pulsazione, periodo e frequenza. Pendolo semplice. 1.6. Quantità di moto e urti Quantità di moto ed impulso di una forza. Forze interne e forze esterne. Principio di conservazione della quantità di moto. Urti elastici, anelastici e completamente anelastici. Urti in una e due dimensioni. Centro di massa. 1.7. Cenni di Dinamica rotazionale Momento di una forza. Momento angolare. Principio di conservazione del momento angolare. 2. FLUIDI 2.1. Statica e dinamica dei fluidi Definizione di fluidi. Densità. Pressione in un punto e legge di Stevino. Pressione atmosferica ed esperienza di Torricelli. Principi di Pascal e di Archimede. Dinamica dei fluidi ideali: portata, equazione di continuità, Teorema di Bernoulli. 3. ELEMENTI DI ELETTROMAGNETISMO 3.1. Elettrostatica Cariche elettriche e forza di Coulomb. Conduttori e isolanti. Campo elettrostatico, linee di forza e teorema di Gauss: carica puntiforme, simmetria sferica e piana. Energia potenziale elettrica e potenziale generato da carica puntiforme; differenze di potenziale. Capacità del condensatore a facce piane e parallele. Energia immagazzinata nel condensatore. 3.2. Correnti continue Corrente elettrica. Legge di Ohm, resistenza elettrica. Potenza elettrica. Semplici circuiti elettrici con serie e parallelo di resistenze. 3.3. Campo magnetico Campo magnetico. Forza di Lorentz e moto di cariche in campi elettrici e magnetici: selettore di velocità e spettrometro di massa. Forze magnetiche su un filo percorso da corrente. Teorema di Ampere e campo magnetico generato da un filo rettilineo percorso da corrente. Forze tra fili rettilinei paralleli. 3.4. Induzione elettromagnetica Induzione elettromagnetica: la Legge di Faraday. Mutua induttanza, autoinduttanza. Forze elettromotrici indotte e campi elettrici indotti: modifica della Legge di Ampere 3.5. Equazioni di Maxwell MODULO DI INFORMATICA Struttura e funzionamento di un computer – Linguaggi di programmazione: dal binario ai linguaggi grafici e naturali. Elementi di un linguaggio di programmazione: sintassi e istruzioni. Tipi di istruzioni. Variabili, dati, strutture dati, file dati. Rappresentazione e sviluppo di un programma con l’utilizzo di diagrammi di flusso. L’ambiente di programmazione Colaboratory. Il linguaggio di programmazione di alto livello Python. |