1
Programma del corso di FISICA
Corso di Laurea in Medicina e Chirurgia - Università di Foggia
A.A. 2005/2006 – Prof. V. Capozzi
____________________________________________________________________
1. Grandezze fisiche: Introduzione ai fenomeni fisici. Grandezze fisiche e leggi fisiche. Il metodo
sperimentale. Unità di misura fondamentali e derivate. Equazione dimensionale. Sistemi di unità di
misura: Sistema internazionale e di Gauss. Rappresentazione delle leggi fisiche.
2. Vettori: Grandezze scalari e vettoriali. Somma e differenza di vettori: metodo geometrico ed
analitico. Composizione e scomposizione di un vettore. Prodotto scalare e vettoriale di due vettori.
3. Cinematica: Moto uni-dimensionale e sistemi di riferimento. Velocità media ed istantanea.
Moto rettilineo uniforme. Accelerazione media ed istantanea. Grafici x(t), v(t) e a(t). Moto
rettilineo uniformemente accelerato e relativi grafici dell’accelerazione, velocità e spazio. Caduta
dei gravi. Moto bidimensionale e tridimensionale: il vettore spostamento, velocità ed accelerazione
vettoriali del moto curvilineo; Moto curvilineo con accelerazione costante. Moto di un proiettile.
Componenti tangenziale e centripeta dell’accelerazione. Velocità angolare media ed istantanea.
Moto circolare uniforme, accelerazione angolare e accelerazione centripeta. Frequenza e periodo.
Moto circolare uniformemente accelerato. Relazione tra cinematica lineare e rotazionale. Sistemi di
riferimento in moto relativo.
4. Dinamica di un punto materiale: La prima legge della dinamica e sistemi di riferimento
inerziali. La massa inerziale. Seconda legge della dinamica. Forza peso e dinamometro. Terza legge
della dinamica. Forza gravitazionale. Forze d'attrito e metodo sperimentale per determinare il
coefficiente di attrito. Reazioni vincolari. Piano inclinato con attrito. Composizione e
scomposizione di forze. Forza tangenziale e centripeta nel moto curvilineo. Forza centrifuga.
5. Lavoro ed Energia: Lavoro di una forza costante e variabile. Energia cinetica e teorema della
energia cinetica. Lavoro della forza peso e di una forza elastica. Forze conservative ed energia
potenziale: applicazione alla forza di gravità ed alla forza elastica. Relazione tra forza conservativa
ed energia potenziale. Potenza. Principio di conservazione dell'energia meccanica. Forze non
conservative. Principio di conservazione dell'energia in presenza di forze non conservative
6. Moto oscillatorio: Oscillatore armonico. Equazione del moto ed equazione oraria
dell’oscillatore armonico. Pulsazione, periodo, ampiezza del moto armonico. Velocità ed
accelerazione nel moto armonico. Energia cinetica e potenziale dell’oscillatore armonico. Pendolo
semplice. Oscillatore armonico smorzato; oscillatore armonico forzato e risonanza.
7. Dinamica dei sistemi di particelle: Centro di massa. Eq. del moto del centro di massa. Quantità
di moto di una particella e di un sistema di particelle. Principio di conservazione della quantità di
moto e sue applicazioni. Definizione di corpo rigido. Urti elastici unidimensionali. Urti anelastici.
Pendolo balistico. Teorema dell’impulso. Momento d’inerzia di una particella e di un corpo rigido.
Energia cinetica rotazionale di una particella e di un corpo rigido. Momento di una forza.
Equazione del moto rotatorio di un corpo rigido. Lavoro nel moto rotazionale. Momento angolare
di una particella e di un sistema di particelle. Relazione tra momento angolare e momento delle
forze agenti su una particella e su un sistema di particelle. Conservazione del momento angolare.
Condizioni di equilibrio di un corpo. Tipi diversi di equilibrio. Equilibrio delle leve. Elasticità dei
2
corpi e legge di Hooke. Deformazioni elastiche: compressione, trazione, flessione, torsione,
scorrimento.
8. Statica e Dinamica dei fluidi: Stato fluido. Densità e peso specifico. Pressione e le sue varie
unità di misura. Legge di Stevin, principio di Archimede e principio di Pascal. Leva idraulica e
bilancia idraulica. Misura della pressione: Barometro di Torricelli e manometro a tubo aperto.
Fluidi ideali. Linee di flusso. Portata e principio di continuità. Teorema di Bernoulli e sue
applicazioni: stenosi e aneurisma. Moto laminare e turbolento. Moto dei liquidi reali e viscosità.
Legge di Poiseille. Regime turbolento e numero di Reynolds.
9. Onde: Moto ondulatorio e propagazione di un’onda. Confronto tra velocità dell’onda e delle
particelle. Onde sinusoidali: frequenza e lunghezza d'onda. Onde longitudinali ed onde trasversali.
Fronte d’onda: onde circolari, onde rettilinee, onde piane, onde sferiche. Energia trasportata dalle
onde e sua intensità. Riflessione e rifrazione di un’onda. Diffrazione di un’onda. Interferenza di
onde. Onde stazionarie.
10. Termologia: Equilibrio termodinamico e concetto di temperatura. Principio zero della
termodinamica. Termometri e scale termometriche di Celsius e di Fahrenheit. Punto triplo
dell’acqua. Dilatazione termica di solidi e liquidi. Dilatazione anomala dell’acqua. Legge di BoyleMariotte e scala della temperatura assoluta di un gas. Leggi di Charles e di Gay-Lussac. Equazione
di stato dei gas perfetti. Teoria cinetica dei gas perfetti e calcolo della pressione. Interpretazione
cinetica della temperatura assoluta ed energia cinetica media molecolare. Energia interna di un gas
perfetto. Capacità termica e calore specifico. Cambiamenti di stato, calori latenti. Tensione di
vapore e vapore saturo. Esperienza di Joule ed equivalente meccanico del calore.
11.Termodinamica: Trasformazioni termodinamiche reversibili ed irreversibili. Lavoro nelle
trasformazioni termodinamiche. Primo principio della termodinamica. Calcolo del lavoro nelle
trasformazioni isocore, isobare, isoterme ed adiabatiche. Espansione libera. Equazione di stato di
una trasformazione adiabatica. Calore specifico molare di un gas perfetto a pressione (Cp) e
volume costante (Cv). Relazione di Mayer. Calcolo di Cv per un gas monoatomico usando la teoria
cinetica dei gas perfetti. Enunciato del teorema di equipartizione dell’energia. Ciclo di Carnot.
Rendimento di una macchina termica e coefficiente frigorifero. Secondo principio della
termodinamica. Enunciati di Clausius e di Kelvin. Teorema di Carnot (solo enunciato). Entropia
nelle trasformazioni reversibili ed irreversibili Calcolo dell’entropia nell’espansione libera.
Entropia e II principio della termodinamica; sua equivalenza con gli enunciati di Clausius e di
Kelvin. Entropia e disordine.
12. Elettrostatica: Fenomeni elettrici e carica elettrica. Conduttori ed isolanti. Legge di Coulomb.
Campo elettrico generato da cariche puntiformi. Campo elettrico e linee di forza di cariche
puntiformi. Principio di sovrapposizione. Flusso del campo elettrico e teorema di Gauss. Sue
applicazioni ad una distribuzione sferica, lineare e piana di cariche elettriche. Energia potenziale
elettrostatica. Potenziale elettrostatico e differenza di potenziale. Definizione di eV. Relazione tra
potenziale e campo elettrico. Superfici equipotenziali e sue proprietà. Esempi di superfici
equipotenziali. Potenziale in un campo elettrico uniforme. Potenziale elettrostatico prodotto da una
o più cariche puntiformi. Energia potenziale elettrostatica di due cariche elettriche puntiformi.
Potenziale generato da un dipolo elettrico; campo elettrico prodotto da un dipolo elettrico.
Momento torcente agente su di un dipolo in un campo elettrico uniforme; Energia potenziale di un
dipolo in un campo elettrico uniforme.
Conduttore isolato in equilibrio elettrostatico e sue proprietà. Induzione elettrostatica. Campo
elettrico e potenziale di un conduttore carico isolato. Capacità elettrica di un conduttore.
3
Condensatori e capacità di un condensatore piano. Condensatori collegati in serie e parallelo.
Energia elettrostatica di un condensatore ed energia associata al campo elettrico. Dielettrici.
13. Correnti elettriche: Definizione di generatore di tensione. Definizione di corrente elettrica.
Densità di corrente. Velocità di deriva e relazione con la densità di corrente. Legge di Ohm.
Resistività elettrica e sua dipendenza dalla temperatura. Conducibilità elettrica. Effetto Joule.
Potenza elettrica in un circuito elettrico. Forza elettromotrice; leggi di Kirchhoff; Resistenza
equivalente di resistenze collegate in serie e in parallelo. Calcolo della corrente in un circuito.
Correnti alternate e valori efficaci della tensione e corrente.
14. Elettromagnetismo: Fenomeni magnetici, campo magnetico e forza di Lorentz. Moto di una
carica in un campo magnetico uniforme. Spettrometro di massa. Campo magnetico prodotto da una
corrente elettrica rettilinea (legge di Biot-Savart). Forza magnetica agente su di una corrente
elettrica (legge di Laplace). Forza tra due fili paralleli percorsi da corrente. Legge di Ampère.
Solenoide e toroide. Flusso magnetico e legge di Gauss per il campo magnetico. Legge di Faraday
dell’induzione elettromagnetica. Legge di Lenz. Induttanza e fenomeno dell’autoinduzione. Origine
delle onde elettromagnetiche.
15. Ottica geometrica: Riflessione su superfici piane e scabre. Specchio piano e sferico.
Equazione dello specchio sferico e formazione dell’immagine. Rifrazione. Indice di rifrazione e
legge di Snell. Riflessione totale ed angolo limite. Fibre ottiche. Lenti sottili e potere diottrico.
Fuochi e costruzione dell'immagine. Equazioni delle lenti sottili convergenti e ingrandimento.
Aberrazioni. Microscopio semplice e composto. Schematizzazione ottica dell'occhio.
RICHIAMI DI MATEMATICA:
Trigonometria: Le funzioni goniometriche: definizione di seno, coseno, tangente e cotangente di
un angolo. Le funzioni goniometriche definite nella circonferenza goniometrica. Variazioni delle
funzioni goniometriche. Relazioni fondamentali della trigonometria. Archi associati. Archi
supplementari. Archi che differiscono di 180°. Archi esplementari. Archi opposti. Archi
complementari. Archi che differiscono di 90°. Archi che differiscono di 270°. Formule di
addizione, sottrazione e duplicazione. equazioni e disequazioni elementari trigonometriche.
Geometria analitica: Il piano cartesiano. Distanza tra due punti. La retta: equazione generale.
Coefficiente angolare. Equazione di una retta passante per un punto e con coefficiente angolare
assegnato. Equazione di una retta passante per due punti. Condizioni di parallelismo e
perpendicolarità. Le coniche: equazione della parabola, dell’iperbole, loro proprietà.
Funzioni: Definizione di funzione. (Funzioni monotone, pari, dispari, periodiche, biiettive.) Punti
di massimo, di minimo, di flesso. Funzione esponenziale, funzione logaritmica e loro proprietà.
Funzioni trigonometriche e loro proprietà. Concetto di limite di una funzione.
Derivazione e applicazioni del calcolo differenziale: Definizione di derivata. Significato
geometrico. Derivate delle funzioni elementari. Teoremi sul calcolo delle derivate. (Condizioni
sufficienti per la monotonia, per massimi e minimi, per concavità e convessità, per flessi di una
funzione derivabile.)
4
Testi consigliati:
D. C. Giancoli: “Fisica” (Casa Editrice Ambrosiana, Milano).
Vinicio Villani: “Matematica per Discipline Biomediche” (Casa Edit. McGraw-Hill)
