Programma del corso di Fisica A
per Scienze Biologiche, Nuovo Ordinamento
AA 2010/2011 (9CFU)
Prof. Alessandro Marconi
Parte I. Modelli
Sistema fisico, grandezze fondamentali e derivate, unità di misura.
Legge fondamentale della dinamica, esempi elementari.
1. Forze elastiche e legge del moto armonico
2. Grandezze termodinamiche: pressione e temperatura. Stato di un sistema
termodinamico. Concetto di mole. Equazione di stato del gas ideale. Calcolo cinetico
della pressione esercitata da un gas monoatomico. Energia cinetica media delle
molecole e temperatura assoluta. Dimensioni e parametri atomici.
3. Il problema della struttura dell’atomo: modello di Bohr ed energia delle transizioni
atomiche.
Parti corrispondenti sul libro (una sezione, es. 1.11, si intende fatta per intero con tutte le
sue sottosezioni a meno che non sia diversamente specificato):
Capitolo 1: 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 1.10, 1.11, 1.14, 1.15, 1.16.
Parte II. Energia: I e II principio della termodinamica
Calore, calori specifici, calori molari. Transizioni di fase, temperature fisse, calori latenti.
Cenni ai meccanismi di trasmissione del calore. Lavoro termodinamico e lavoro eseguito
da una forza. Potenza. Principio generale di conservazione dell’energia.
L’energia interna. Energia interna del gas ideale, calori molari dei gas monoatomico e
biatomico. Cenni all’energia metabolica.
L’energia radiante, assorbimento ed emissione, corpi chiari e corpi scuri, il corpo nero, la
legge di Stefan-Boltzmann, spettro elettromagnetico.
Cenni alla termoregolamentazione corporea.
Energia meccanica: teorema dell’energia cinetica. Forze conservative e energia
potenziale: teorema di conservazione dell’energia meccanica. Diagrammi dell’energia
potenziale.
Enunciati di Kelvin e di Clausius del secondo principio. Macchine termiche, rendimento.
La macchina ideale di Carnot e il ciclo di Carnot per un gas ideale; trasformazioni
reversibili. L’entropia. Trasformazioni reversibili e irreversibili: formulazione generale del
secondo principio. Cenni agli organismi viventi; rendimento delle attività umane
Cenni al significato probabilistico dell’entropia. Energia libera di Helmholtz e di Gibbs
(solo cenni su quest’ultima).
Parti corrispondenti sul libro (come sopra):
Capitolo 2: 2.2 (escluso 2.2.4), 2.3, 2.4, 2.5 (escluso 2.5.4), 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 2.10, 2.11
(escluso 2.11.5), 2.12.
Capitolo 3: 3.1, 3.2, 3.3, 3.4.
Capitolo 4: 4.1, 4.2, 4.3, 4.5, 4.6, 4.7 (escluso 4.7.4), 4.8 (escluso 4.8.4), 4.9 (escluso
“Complemento: definizioni di probabilità e informazione” e “Informazione, organismi
viventi, ambiente”), 4.10 (escluso 4.10.6), 4.11.
Parte III. Fluidi
Densità. Legge di Stevino. Pressione atmosferica. Spinta di Archimede.
Moto dei fluidi ideali: costanza della portata; teorema di Bernoulli, applicazioni elementari.
Parti corrispondenti sul libro (come sopra):
Capitolo 5: 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5 (escluso da “Centrifugazione” in poi), 5.6, 5.7.
Parte IV. Onde
Onde trasversali e longitudinali. Onde sinusoidali: frequenza, velocità di propagazione,
lunghezza d’onda. Cenni alla sovrapposizione delle onde, all’interferenza e alla diffrazione
Onde stazionarie. Le leggi della riflessione e della rifrazione. Effetto Doppler.
Parti corrispondenti sul libro (come sopra):
Capitolo6: 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6, 6.8 (escluso 6.8.4), 6.9.
Parte V. Campi Elettrici e Magnetici, Elettromagnetismo
Elettrotostatica. Legge di Coulomb, costante dielettrica. Forza e campo elettrico, come
moduli e come vettori. Linee del campo e loro rappresentazione. Esempi di campo
generato da più cariche. I dielettrici. Potenziale elettrostatico, superfici equipotenziali.
Capacità elettrica, condensatori; condensatore piano; condensatori in serie e in parallelo.
Intensità di corrente, legge di Ohm, resistività, f.e.m. Potenzia elettrica dissipata.
Circuiti RC: carica e scarica di un condensatore (senza dimostrazione).
Magnetostatica, campo magnetico e correnti. Legge di Biot e Savart. Teorema di
Ampère; non conservatività del campo magnetico. Forze su cariche in moto. Cenno al
diamagnetismo, paramagnetismo e ferromagnetismo.
Elettromagnetismo. Induzione elettromagnetica, legge di Faraday-Lenz, campo elettrico
indotto. Corrente di spostamento e campo magnetico indotto. Cenni alle onde
elettromagnetiche: generazione, natura e spettro.
Parti corrispondenti sul libro (come sopra):
Capitolo7: 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6, 7.7 (7.7.3 solo enunciato del Teorema di Gauss e
“Cariche e campo elettrico in un conduttore”), 7.8, 7.9, 7.10, 7.11 (escluso 7.11.2,
7.11.12, 7.11.13), 7.13, 7.14, 7.15, 7.16 (escluso 7.16.2).
Capitolo8: 8.1, 8.2 (escluso 8.2.6), 8.3 (solo 8.3.1), 8.4.
IMPORTANTE
Anche se gli argomenti non svolti non saranno materia dʼesame se ne consiglia comunque
la lettura per una migliore comprensione generale.
Esercizi ed Esempi
Esercizi svolti durante le lezioni (vedi anche i testi dei compiti svolti in passato con le
relative soluzioni).
Esercizi sul moto uniforme e uniformemente accelerato. Caduta dei gravi. Grafici delle
leggi orarie corrispondenti. Esercizi di dinamica, terzo principio; scomposizione dei moti;
balistica, moto circolare uniforme.
Esercizi su gas perfetti, leggi di Boyle e di Gay-Lussac, equazione di stato.
Esercizi sulla calorimetria. Determinazione di calori specifici e calori latenti.
Determinazione dello stato finale di una miscela acqua-ghiaccio.
Esempi ed esercizi sul calcolo del lavoro meccanico e termodinamico. Lavoro in
un'espansione isoterma per un gas reale. Esercizi sul concetto di potenza.
Energia radiante e corpo nero. Calcolo della temperatura superficiale del Sole.
Eccitazione di stati quantici da parte di fotoni. Esercizi sulla conservazione dell'energia
meccanica. Forze conservative e forze dissipative (attrito).
Esercizi sul primo principio della termodinamica. Scambi di calore e lavoro in un sistema
termodinamico e calcolo dell'energia interna. Esempi di trasformazioni adiabatiche.
Esempi di calcolo di rendimento in trasformazioni termodinamiche. Calcolo dell'entropia:
formula generale per un gas ideale e per i passaggi di fase e scambi di calore tra
sostanze. Esempi ed esercizi relativi.
Esempi ed esercizi di meccanica dei fluidi: equilibrio tra peso e spinta di Archimede,
galleggiamento dei corpi, calcolo di pressione e velocità tramite le leggi della portata e di
Bernoulli.
Esercizi dei compiti su argomenti vari: energia e lunghezza d'onda di fotoni ionizzanti,
calcolo della velocità quadratica media nei gas, moto di un elettrone in un condensatore,
potenziale elettrostatico, resistenze in serie e parallelo, potenza dissipata su una
resistenza, metabolismo e bilancio energetico delle attività umane.
