Università degli Studi di Sassari
Corso di Laurea in Medicina e Chirurgia
Insegnamento: Fisica
Dati del docente
Nome: Massimo Carpinelli
Dipartimento: Chimica e Farmacia
Telefono: 079 229588
E-mail: [email protected]
Programma dell’AA 2015/2016
Obiettivi formativi del corso
Il corso intende fornire le basi del metodo scientifico per studiare e comprendere le leggi dei fenomeni naturali. Si studiano le leggi della fisica classica: la meccanica, l’elettromagnetismo, la
termodinamica. Il fine è mostrare come da poche leggi fondamentali si possano descrivere quantitativamente molti dei fenomeni che possiamo osservare ogni giorno: ad esempio la caduta dei gravi o le onde elettromagnetiche. Si cerca inoltre di fornire gli strumenti per la comprensione di moderne apparecchiature e tecnologie. I concetti di base vengono appresi, ove possibile, attraverso
esempi tratti dall’esperienza comune, senza perdere di vista il rigore e la descrizione matematica.
Syllabus
Il metodo sperimentale. Unità di misura e dimensioni delle grandezze fisiche. Cinematica: spazio,
tempo, posizione, velocità, accelerazione. Meccanica: forza, massa, leggi di Newton, energia,
quantità di moto, momento angolare. Leggi di conservazione. Meccanica dei sistemi. Fluidi e gas:
pressione, legge di Stevino, forza di Archimede. Gas perfetto, teoria cinetica dei gas. Oscillazioni
e onde. Termodinamica: equilibrio termico, calore e energia, capacità termica, I e II legge della
termodinamica, entropia. Elettromagnetismo: carica elettrica, legge di Coulomb, campo elettrico,
potenziale elettrico, correnti elettriche, resistenze e condensatori, effetto Joule, forza di Lorentz,
campo magnetico. Fenomeni ondulatori: ampiezza, lunghezza d’onda, frequenza, velocità di propagazione, effetto Doppler. Semplici applicazioni all’acustica e alle onde elettromagnetiche.
Programma dettagliato del corso
Introduzione: Metodo sperimentale. Grandezze fisiche e loro misura. Unità di misura. Il Sistema
Internazionale di unità di misura. Sistemi di coordinate nello spazio. Grandezze vettoriali e scalari.
Operazioni con i vettori. Derivata temporale di un vettore.
Cinematica: Traiettoria. Vettore posizione, velocità e accelerazione vettoriale. Moto con accelerazione costante. Caduta dei gravi. Moto circolare. Velocità e accelerazione angolare.
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Dinamica del punto materiale: Prima legge di Newton e sistemi inerziali. Definizione di forza e
massa inerziale. Seconda legge di Newton. Interazioni tra punti materiali. Terza legge di Newton.
Quantità di moto. Soluzione delle equazioni del moto di un punto materiale. Esempi di forze. Forza peso. Forza elastica e oscillatore armonico. Tensione. Vincoli. Pendolo semplice. Forze di attrito.
Invarianza galileiana: Sistemi di riferimento inerziali. Relazione tra velocità e accelerazioni misurate in sistemi di riferimento diversi. Moto in sistemi di riferimento non inerziali, applicazione al
moto sulla Terra tenendo conto della sua rotazione.
Conservazione di grandezze fisiche: Simmetria, invarianza e leggi di conservazione. Conservazione della quantità di moto. Definizione di lavoro, potenza ed energia cinetica. Teorema dell’energia
cinetica. Energia potenziale e forze conservative. Conservazione dell’energia meccanica.
Momento angolare: Conservazione del momento angolare. Momento di una forza. Forze centrali.
Forze inversamente proporzionali al quadrato della distanza. Forze gravitazionali. Leggi di Keplero. Moto di satelliti. Velocità di fuga.
Dinamica dei sistemi: Centro di massa. Quantità di moto e momento angolare di un sistema di n
punti materiali. Forza risultante e momento risultante. Prima e seconda equazione cardinale per un
sistema di punti materiali.
Urti e forze impulsive: Impulso di una forza. Conservazione della quantità di moto negli urti. Urti
elastici e anelastici. Esempi.
Cinematica e dinamica dei corpo rigidi: Rotazioni. Numero di gradi di libertà di un corpo rigido.
Alcuni esempi: rotolamento puro, moto di un corpo rigido vincolato.
Meccanica dei fluidi: Densità e pressione. Legge di Stevino e principio di Archimede. Teorema di
Bernouilli. Viscosità.
Teoria cinetica dei gas e termodinamica
Legge dei gas perfetti. Concetti di calore, temperatura e funzioni di stato. Conservazione
dell’energia e primo principio della termodinamica. Applicazioni del primo principio. Calori specifici. Secondo principio della termodinamica.
Elettricità e magnetismo
La forza elettrostatica: la legge di Coulomb. Conduttori e isolanti. Il campo elettrico. Energia potenziale, potenziale elettrico e differenza di potenziale. Capacità di un conduttore e di un condensatore. Corrente elettrica continua, generatore di forza elettromotrice. Circuiti elettrici in serie e in
parallelo. Prima legge di Ohm. Resistenza elettrica. Teorema di Gauss. Moto di una particella in
un campo elettrico. Forza su una carica in moto: forza di Lorentz. Forza su una corrente in un
campo magnetico. Campo magnetico e sua rappresentazione. Campo magnetico di un filo percorso da corrente: legge di Biot-Savart. Forza tra correnti: legge di Ampere.
Fenomeni ondulatori
Onde longitudinali e trasversali. Lunghezza d’onda, ampiezza, periodo e frequenza. Onde stazionarie. Onde meccaniche ed elettromagnetiche. Onde sonore e velocità del suono nei differenti
mezzi. Caratteristiche dei suoni. Effetto Doppler. Ultrasuoni e loro applicazioni. Le onde elettromagnetiche e loro proprietà. Spettro elettromagnetico
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