Programma di Fisica - Facoltà di Agraria
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Codice Denominazione insegnamento G280L- Fisica CFU A.A. 6 1 Docente Alessando Podestà Obiettivi formativi Il corso intende fornire gli elementi necessari a comprendere i principali fenomeni fisici, soprattutto quelli piu' specificamente collegati alla figura formata dal Corso di Laurea. Competenze acquisite Lo studente acquisisce le conoscenze di base per interpretare i principali fenomeni fisici; imposta concettualmente e affronta numericamente problemi inerenti gli aspetti fisici delle discipline agrarie e ambientali. Sintesi del programma Nel corso vengono trattati: -i concetti e gli strumenti fondamentali usati nei problemi fisici; -le leggi della cinematica, coi principali esempi di moto, e le leggi fondamentali della dinamica; -le proprietà fondamentali dei fluidi perfetti e reali e le principali leggi della loro statica e dinamica, inclusi i fenomeni interfacciali (capillarità); - i concetti fondamentali della termologia e della termodinamica con enfasi sulla conservazione dell'energia e il rendimento delle macchine termiche; - i principali concetti dell'elettricità; - la natura della radiazione elettromagnetica e le leggi fondamentali della sua interazione con la materia. Codice Denominazione insegnamento G280L- Fisica CFU A.A. 6 1 Docente Alessando Podestà Programma Elenco succinto degli argomenti trattati a lezione. •Obiettivi della Fisica. Grandezze fondamentali e derivate e unità di misura. Il sistema Internazionale. Come si presenta il risultato di una misura o il valore di una grandezza (valore-(errore)-udm e notazione scientifica). Esempi (formule, calcoli numerici, equivalenze udm, cifre decimali, calcolo dimensionale...). •Sistemi di riferimento e assi cartesiani. •Ripasso di angoli e vettori. Vettore posizione e vettore spostamento. Esempi ed esercizi. •Cinematica. Scopo della cinematica. Legge oraria e traiettoria. Definizione di velocità. Velocità media 1D, 2D e 3D. Il moto rettilineo unifome. •Cinematica. Velocità istantanea: passaggio al limite. Il significato geometrico e fisico della derivata. Il problema inverso: significato fisico dell'integrale. L'accelerazione media e il moto uniformemente accelerato. Legge oraria del moto u.a. ricavata con e senza il calcolo integrale. •Il moto balistico (parabolico) e la caduta dei gravi. Il moto balistico come composizione di moti r.u. e r.u.a. Grandezze caratteristiche del moto balistico: gittata, tempo di volo, massima quota, traiettoria parabolica. Esempi ed esercizi sui moti rettilinei e balistici 1D e 2D. •Il moto circolare uniforme. Velocità angolare e accelerazione centripeta. •Il moto circolare uniforme in coordinate cartesiane. Composizione di moti armonici e moti periodici. •Dinamica. I principio di Newton, massa e inerzia. Definizione operativa di massa. Le forze: II I° principio di Newton. La forza di gravità: esempi e ordini di grandezza. Forza peso e accelerazione di gravità. Gravità e atmosfera: implicazioni. •III principio di Newton. Azione e reazione. Reazioni vincolari. Elementi di raccordo: trasferire forze con funi. Metodologia per la soluzione di problemi di dinamica (diagramma delle forze, eq. vettoriale --> eq. scalari...). •Esempi di reazioni vincolari in casi di interesse (equilibrio di corpi sospesi, moto circolare e circolare uniforme...) e collegamento con cinematica. Funi e raccordi ideali. Il piano inclinato senza attrito. •Piano inclinato, equilibrio di forze, carrucole. La forza della molla (richiamo del moto armonico) e il dinamometro. Forze di attrito. L'attrito come reazione vincolare. Origine microscopica dell'attrito. •Esercizi sull'attrito (piano inclinato scabro, ROTOR, carrucole e attrito). Catene di masse distribuite con e senza attrito. •Il lavoro: definizione, proprietà, esempi. Additività e integrale di linea. La potenza e la relazione potenza-forza-velocità. •Il lavoro delle forze notevoli: peso, molla e attrito. Lavoro e dipendenza dalla traiettoria. Il teorema dell'energia cinetica. Relazione lavoro-energia. •Forze conservative: energia potenziale e conservazione dell'energia meccanica. Conservazione dell'energia generalizzata. La via energetica. Metodologia generale. •Lezione Fisica dei fluidi. Le fasi della materia e l'approssimazione del continuo. Grandezze per unità di superfice e volume. Introduzione alla statica dei fluidi. La pressione. Leggi di Stevino e Pascal. Vasi comunicanti. Il barometro di Torricelli. •Principio di Archimede: la spinta di galleggiamento. Esempi ed esercizi di statica dei fluidi: fluidi immiscibili in vasi comunicanti; martinetto idraulico; iceberg; pressione idrostatica in bacini. •Fenomeni interfacciali. Tensione superficiale. Capillarità, bagnabilità. Risalita (discesa) capillare. Esempi ed esercizi (i fenomeni capillari nelle piante, il dissodamento del suolo, i tensioattivi). •Dinamica dei fluidi. I fluidi ideali. La portata e la conservazione della massa. Teorema di Bernoulli per i fluidi ideali. •Esempi e applicazioni di Bernoulli alla vita quotidiana: scoperchiamento di tetti, apertura di porte e finestre, il tappo della pentola a pressione, portanza negli aeroplani, aspiratore ad acqua, il tubo di Venturi e derivati. Fluidi con attrito: Bernoulli generalizzato, la perdita di carico (cenni). Esempi di sistemi di pompaggio con perdita di carico e prevalenza. Potenza meccanica di una pompa. •Calorimetria e temperatura. Fenomeni termici. Temperatura e termometri: la dilatazione termica, la scala centigrada della temperatura e la scala dei gas perfetti. Equilibrio termico (principio 0 della termodinamica) e quantità di calore. Trasferimento di calore tra corpi in contatto termico. Il calore specifico, la capacità termica e i termostati. •Passaggi di stato e calori latenti. Esercizi ed esempi sugli scambi termici. Termodinamica. Sistemi termodinamici: grandezze fisiche (P,V,T,N), equilibrio, equazione di stato. Trasformazioni in un sistema termodinamico. Le diverse trasformazioni: quasi-staticità, attriti e reversibilità. Lavoro delle forze di pressione in un sistema termodinamico. Cenno ai gas perfetti (equazione di stato). •Lavoro e calore nelle trasformazioni cicliche. Equivalenza calore-lavoro. Cenni ai limiti imposti dal II principio. Primo principio della Termodinamica. Conservazione dell'energia in un sistema in cui avvengano scambi termici: l'energia interna e il I principio. Parallelo con il caso meccanico (nota sul segno delle grandezze). Le macchine termiche e il loro rendimento. Enunciato del II principio della Termodinamica: Kelvin e Clausius. Disuguaglianza di Carnot-Clausius. Macchine termiche dirette e macchine reali, macchine reversibii, e loro rendimenti. •Ancora sulle macchine termiche dirette e inverse e i loro rendimenti. Il frigorifero reale. Esercizi di calorimetria e termodinamica. •Elettrostatica. Carica elettrica, forza di Coulomb. Campo elettrico e linee di campo. Energia potenziale elettrostatica e potenziale elettrostatico. Additività delle forze e dei campi elettrici. Lavoro della forza elettrostatica e moto di cariche. Cenni alla correne elettrica. Cariche elettriche accelerate da differenze di potenziale. •Cariche accelerate da diff. di potenziale. Lo spettrometro di massa. Scariche elettriche: i fulmini e la rigidità dielettrica dei materiali. Il modello planetario dell'atomo di idrogeno: la dimensione dell'atomo di idrogeno. Ancora sulla corrente elettrica: la resistenza del materiale e la potenza dissipata. Legge di Ohm ed effetto Joule. Esempi ed esercizi su correnti e resistenze. •Cenni di Magnetostatica. Fenomenologia del magnetismo. L'ipotesi delle correnti atomiche. La forza di Lorentz. Forza magnetica su un filo (spira) percorso da corrente. Il motore elettrico - principio di funzinamento. La dinamo: il generatore di corrente. La radiazione elettromagnetica. Campi variabili nel tempo. Onde elettromagnetiche nel vuoto. Spettro della radiazione elettromagnetica: IR, Vis, UV. •Assorbimento della radiazione nella materia: assorbanza e coefficiente di assorbimento. La spettroscopia di assorbimento nell'UV-Visibile: lo spettrofotometro. La fotosintesi clorofilliana. Codice Denominazione insegnamento G280L- Fisica CFU A.A. 6 1 Docente Alessando Podestà Articolazione dei CFU Lez. frontali Esercitaz. in aula Esercitaz. in lab. 4 Laboratorio Seminari Altro 2 Prerequisiti Algebra elementare; trigonometria; logaritmi; funzioni e loro proprietà; derivata e integrale definito (loro interpretazione geometrica). Propedeuticità E' fortemente consigliato avere seguito il corso di Matematica. Materiale didattico Sito del corso: http://apodestaf.ariel.ctu.unimi.it/v3/Home/ Il materiale pubblicato sul sito (traccia delle lezioni, prove d'esame) e gli appunti del corso rappresentano una guida per lo studente che dovrà comunque studiare, cominciando dalla teoria, su un buon testo di Fisica Generale(*). Lo studio della teoria è fondamentale per la preparazione della prova scritta, oltre che di auella orale. (*) I seguenti testi sono facilmente reperibili in libreria (anche usati) e nelle biblioteche universitarie: - Halliday, Resnick, Walker, "Fondamenti di Fisica". - Giancoli, "Fisica", oppure "Fisica con Fisica Moderna". Modalità d'esame e altre informazioni Modalità di esame: l'esame prevede una prova scritta (contenente anche esercizi di carattere più teorico) e una prova orale sui contenuti del corso.
