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LORENZO MONACELLI
LORENZO MONACELLI

Obiettivi principali
L'insegnamento di Fisica riguarda concetti di base di meccanica, termodinamica, elettricità e magnetismo. L'obiettivo principale del corso è di far acquisire la conoscenza dei fenomeni fisici e, soprattutto, la loro descrizione mediante leggi e modelli matematici. Lo studente alla fine del corso deve essere in grado di formalizzare un semplice problema identificando quali leggi descrivono il fenomeno e di trovarne quantitativamente la soluzione. L'obiettivo finale è l'acquisizione di un metodo scientifico rigoroso per affrontare non solo semplici problemi di fisica ma anche tematiche che incontreranno nei corsi successivi.
Il corso richiede conoscenze di base di calcolo analitico e numerico e comprende lezioni frontali, dedicate alla spiegazione dei fenomeni fisici e delle leggi ad essi associate, ed esercitazioni volte a consolidare la comprensione dei fenomeni fisici e la loro applicazione a problemi specifici. Il corso prevede una serie di attività in itinere di autovalutazione (quiz su piattaforma elearning) e due prove di esonero, la prima a metà del corso e la seconda al termine delle lezioni.

Obiettivi specifici
A) Conoscenze e capacità di comprensione
- conoscenza delle leggi della fisica che riguardano la meccanica, in particolare le tre leggi di Newton e le leggi di conservazione della quantità di moto e dell'energia;
- conoscenza delle leggi della fisica che riguardano la fluidodinamica e la termodinamica, con riferimenti ad applicazioni in campo biologico;
- conoscenza delle leggi della fisica che riguardano l'elettricità e il magnetismo, con riferimenti ad applicazioni in campo biologico.

B) Capacità di applicare conoscenza e comprensione
- saper descrivere un fenomeno fisico, prima qualitativamente e poi quantitativamente, distinguendo gli effetti principali da quelli secondari;
- saper schematizzare in maniera rigorosa un fenomeno fisico individuando le leggi fisiche fondamentali per descriverlo;
- saper identificare il metodo più adatto alla risoluzione di problemi fisici.

C) Autonomia di giudizio
- acquisire capacità di giudizio critico attraverso l'applicazione a problemi diversi delle conoscenze apprese.

D) Abilità comunicative
- saper comunicare quanto appreso nel corso dell’esame orale utilizzando un linguaggio scientifico rigoroso.

E) Capacità di apprendimento
- apprendere la terminologia specifica;
- connettere in modo logico le conoscenze acquisite.

Alla fine di questo corso, gli studenti avranno padroneggiato la capacità di modellare problemi scientifici utilizzando strumenti matematici fondamentali. Saranno competenti nel stimare gli ordini di grandezza delle quantità fisiche e nel decifrare le interrelazioni tra diverse variabili. Inoltre, gli studenti avranno acquisito una conoscenza approfondita dei principi fondamentali della fisica classica. Questa conoscenza consentirà loro di applicare efficacemente questi principi per analizzare e interpretare sia fenomeni comuni che questioni scientifiche complesse che potrebbero incontrare nella loro vita professionale. Questa solida base li preparerà per studi avanzati in fisica e campi correlati, dotandoli delle competenze analitiche necessarie per una carriera di successo nelle scienze biologiche.

Conoscenze di matematica:
- Matematica di base (frazioni, espressioni, equazioni di primo e secondo grado)
- Piano cartesiano e geometria euclidea
- Proprieta` delle potenze, prodotti notevoli
- Logaritmi e esponenziali.
- trigonometria.
- Calcolo: funzioni, derivate e integrali.

Grandezze fisiche vettoriali e scalari, errori e unita` di misura, analisi dimensionale. Cinematica, accelerazione, velocita` e posizione (vettori e scalari), moti in piu` dimensioni, accelerazione centripeta. Moto rettilineo uniforme, uniformemente accelerato, moto del proiettile. Moto circolare uniforme, moto armonico. Trasformazioni di sistemi di riferimento.
Dinamica: Leggi di Newton, principio di inerzia, seconda legge di Newton, teorema dell'impulso, terza legge di Newton. Piano inclinato, Macchina di Atwood. Forze di attrito statico e dinamico. Attrito viscoso. Pendolo. Reazione vincolare. Energia e lavoro, energia potenziale e forze conservative, energia potenziale elastica, della forza peso. Energia cinetica e teorema delle forze vive. Conservazione dell'energia meccanica. Lavoro delle forze di attrito.
Gravita`: Legge della gravitazione universale. Energia potenziale gravitazionale. Velocita` di fuga. Leggi di Keplero e orbite dei pianeti.
Dinamica dei sistemi: conservazione della quantita` di moto. Centro di massa. Urti elastici e anelastici.
Fluidostatica: Pressione, Torchio idraulico. Legge di Pascal. legge di stevino, legge di archimede.
Fludiodinamica: Portata. Legge di bernulli. Moto laminare. Legge di Poiselle. Fluidi reali.
Elettrostatica; Legge di coulomb. Campi elettrici. Energia elettrostatica. Potenziale elettrostatico. Teorema di Gauss. Campi elettrici generati da distribuzioni di carica: piano uniformemente carico, filo uniformemente carico, guscio sferico cavo, guscio sferico pieno. Conduttori. Effetto punte. Gabbia di Faraday. Condensatore. Capacita` del condensatore. Densita` di energia elettrostatica.
Elettrodinamica: Corrente. Legge delle maglie, legge dei nodi. Resistenze. Serie e parallelo. Circuiti.
Campo magnetico: Legge di Biot–Savart. Dipoli magnetici. Dipoli elettrici. Teorema di Gauss per il campo magnetico. Teorema di Ampere. Forza di Lorentz.

Fisica vol 1 e 2, Ferrari Luci Mariani Pellissetto, Ed Idelson Gnocchi

Didattica frontale alla lavagna

In presenza

Una prova scritta comprendente la risoluzione di tre esercizi, uno di meccanica e fluidi, uno di termodinamica e uno di elettromagnetismo.
La prova orale consiste in un interrogazione dettagliata su argomenti del programma.
Per passare l'esame e` necessario ottenere la sufficienza in entrambe le prove.

L'accesso alla prova orale e` consentito solo a chi ha ottenuto almento una valutazione di 15/30 nella prova scritta, e il voto finale consiste nella media dei voti ottenuti nelle due prove di valutazione.

- Come fa una nave a galleggiare?
- Spiega le leggi fisiche necessarie a consentire ad un uomo di camminare.
- Perche` il cellulare spesso non prende in ascensore o in alcuni vecchi edifici?
- Enunciami la terza legge di Keplero e dimostrala.
- Che cosa e` l'accelerazione centripeta?
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