DIPARTIMENTO DI AGRICOLTURA, ALIMENTAZIONE E
AMBIENTE (Di3A)
Corso di laurea in Scienze e tecnologie agrarie
Anno accademico 2016/2017 - 1° anno
FISICA
6 CFU - 2° semestre
Docente titolare dell'insegnamento
LUCREZIA AUDITORE
Email: [email protected]
Edificio / Indirizzo: A.O.U. Policlinico G. Martino, U.O.C. Medicina Nucleare, Via Consolare Valeria 1,
Messina
Telefono: 0902212942
OBIETTIVI FORMATIVI
Acquisizione di conoscenze di carattere teorico-pratiche nell’ambito della Fisica. Sviluppo della capacità
di analizzare fenomeni fisici dal punto di vista qualitativo e risolverli quantitativamente. Capacità di
“problem solving”.
PREREQUISITI RICHIESTI
Conoscenze matematiche necessarie: equazioni di I e II grado, goniometria e trigonometria, concetto di
derivata ed integrale.
FREQUENZA LEZIONI
Facoltativa. Fortemente consigliata.
CONTENUTI DEL CORSO
Generalità: Unità di Misura e S.I. – Fattori di conversione - Cifre significative – Analisi dimensionale.
Cinematica unidimensionale: Moto in una dimensione: spostamento, velocità media ed istantanea,
accelerazione media ed istantanea – Moto unidimensionale con accelerazione costante (moto
uniformemente accelerato) – Oggetti in caduta libera.
I vettori: Vettori e loro proprietà (uguaglianza tra vettori, negativo di un vettore) – Somma di vettori:
regola del triangolo (punta-coda) e del parallelogramma – Operazioni con i vettori (sottrazione, prodotto
di un vettore per uno scalare, prodotto scalare e prodotto vettoriale tra due vettori) – Componenti
cartesiane dei vettori e vettori unitari – Somma di vettori: metodo delle componenti cartesiane.
Cinematica bidimensionale: Moto in due dimensioni: vettori spostamento, velocità media ed
istantanea, accelerazione media ed istantanea – Moto dei proiettili – Moto circolare uniforme
Dinamica: Prima legge di Newton – La massa – I sistemi di riferimento inerziali – Seconda legge di
Newton – Alcune forze particolari: forza gravitazionale; forza peso; forza normale, tensione di una fune –
Terza legge di Newton – Applicazioni delle leggi della meccanica newtoniana – Forze di attrito statico e
dinamico e loro proprietà – Definizione di densità (o massa volumica) - Resistenza del mezzo e velocità
limite – Forza centripeta.
Energia: Energia e Lavoro – Lavoro compiuto da una forza variabile – Lavoro compiuto dalla forza
gravitazionale – Lavoro compiuto dalla forza elastica – Energia cinetica – Teorema dell’energia cinetica –
Potenza – Energia potenziale – Energia potenziale gravitazionale ed energia potenziale elastica – Forze
conservative e non conservative – Energia Meccanica e conservazione dell’energia meccanica – Il
pendolo.
Sistemi di particelle: Quantità di moto e sua conservazione – Conservazione della quantità di moto per
un sistema di due particelle - Impulso – Le collisioni (elastiche e perfettamente anelastiche) – Il centro di
massa – Moto di un sistema di particelle
Cinematica rotazionale: Spostamento, velocità ed accelerazione angolari – Relazione tra grandezze
lineari ed angolari – Energia rotazionale e momento d’inerzia – Momento di inerzia di una nello sottile Momento di una forza – Lavoro, energia e potenza nel moto rotazionale.
Momento angolare: Definizione di momento angolare – Momento angolare di un oggetto rotante –
Conservazione del momento angolare.
Equilibrio ed elasticità (cenni)
Moto armonico: Moto armonico semplice – Energia di un moto armonico semplice – Moto armonico
semplice e moto circolare uniforme.
Onde (cenni): Variabili di base del moto ondulatorio – Onde trasversali e longitudinali – Propagazione di
onde monodimensionali – Sovrapposizione ed interferenza – Riflessione e trasmissione – Onde sinusoidali
– Onde sonore – Velocità delle onde sonore – Onde sonore periodiche – Intensità di un’onda sonora –
Livello sonoro: il decibel – Effetto Doppler – Onde stazionarie – Risonanza
*Meccanica dei fluidi: Pressione – Legge di Stevino – Principio di Pascal e le leve idrauliche – Misura
della pressione: manometro a mercurio e manometro a tubo aperto – Forze di galleggiamento e principio
di Archimede – Casi particolari: oggetto totalmente immerso ed oggetto parzialmente immerso – Fluidi
ideali – Linee di flusso – Equazione di continuità – Equazione di Bernoulli – Applicazioni dell’equazione di
Bernoulli (Tubo di Venturi)
La gravità: La legge di gravitazione universale – Accelerazione di gravità e forza gravitazionale – Campo
gravitazionale
Termodinamica: Temperatura e principio zero della termodinamica – Termometri e scale
termometriche – Dilatazione termica di solidi e liquidi – Legge dei gas ideali – Calore ed energia interna –
Capacità termica e calore specifico – Calorimetria – Calore latente – Lavoro e calore nei processi
termodinamici – Prima legge della termodinamica – Trasformazioni termodinamiche: trasformazione
adiabatica, isocora, isobara e isoterma – Espansione isoterma di una gas ideale – Trasmissione del calore:
conduzione, convezione ed irraggiamento - Macchine termiche e II legge della termodinamica –
Refrigeratori e pompe di calore – Processi reversibili ed irreversibili – Ciclo di Carnot – Entropia (cenni) –
Variazione di entropia per i processi irreversibili (cenni)
Elettricità: Proprietà delle cariche elettriche – Conduttori ed isolanti – La legge di Coulomb – Il campo
elettrico – Campo elettrico di una carica puntiforme - Le linee del campo elettrico - Moto di una particella
carica in un campo elettrico uniforme – Flusso di campo elettrico – La legge di Gauss – Conduttori in
equilibrio elettrostatico – Differenza di potenziale elettrico e potenziale elettrico – Differenza di potenziale
elettrico in un campo uniforme – Potenziale elettrico ed energia potenziale elettrica dovuti a cariche
puntiformi – Capacità e condensatori – Condensatori a facce piane e parallele – Condensatori in serie –
Condensatori in parallelo – Energia immagazzinata in un condensatore – La corrente elettrica –
Resistenza e legge d Ohm – Dipendenza della resistenza dalla temperatura – Energia elettrica e potenza –
Forza elettromotrice – Resistenze in serie – Resistenze in parallelo – L’amperometro – Il voltmetro.
Elettromagnetismo: Il campo magnetico – Forza di Lorentz – Forza magnetica su un conduttore (filo)
carico – Moto di una particella carica in un campo magnetico uniforme – Legge di Biot-Savart – Campo
magnetico in un solenoide – Flusso di campo magnetico – Induzione magnetica (Legge di Faraday)
Le fonti energetiche: Fonti non rinnovabili; fonti rinnovabili: energia solare, energia eolica e macchine
eoliche (aeropompa multipala, aerogeneratori, aeropompa “Savonius”, mulini ibridi), biomasse;
combustibili: potere calorifico, temperatura di combustione, massa volumica, stabilità chimica, contenuto
di zolfo, potere indetonante, prontezza di accensione, combustibili naturali, combustibili artificiali,
biodiesel, bioetanolo.
Cenni di igrometria - Vapore acqueo: L’aria umida. Umidità assoluta, umidità relativa, essiccazione.
Vapore acqueo, produzione del vapore d’acqua e curve limiti, calore totale del vapore. Diagrammi
psicometrici.
TESTI DI RIFERIMENTO
David Halliday, Robet Resnick, Jearl Walker, “Fondamenti di Fisica: Meccanica, Termologia, Elettrologia,
Magnetismo e Ottica”, 5° Edizione (2001), Casa Editrice Ambrosiana
PROGRAMMAZIONE DEL CORSO
Argomenti
Riferimenti testi
1
Generalità
Testo 1: cap. 1
2
Cinematica unidimensionale
Testo 1: cap. 2
3
I vettori
Testo 1: cap. 3
4
Cinematica bidimensionale
Testo 1: cap. 4,5
5
Dinamica
Testo 1: cap. 5
6
Lavoro ed Energia
Testo 1: cap. 7,8
7
Sistemi di Particelle
Testo 1: cap. 9
8
Cinematica rotazionale
Testo 1: cap. 10
9
Momento angolare
Testo 1: cap. 11
10 Equilibrio ed elasticità (cenni)
Testo 1: cap. 12
11 Moto armonico
Testo 1: cap. 13
12 Onde (cenni)
Testo 1: cap. 16,17,18
13 Meccanica dei fluidi
Testo 1: cap. 15
14 Gravità
Testo 1: cap. 14
15 Termodinamica
Testo 1: cap. 19,20,22
16 Elettricità
Testo 1: cap. da 23 a 28
17 Elettromagnetismo
Testo 1: cap. da 29 a 31
18 Le fonti Energetiche - Cenni di igrometria - vapore
acqueo
Materiale didattico distribuito dal docente
(inserito su Studium)
MATERIALE DIDATTICO
http://studium.unict.it/dokeos/2016/courses/1001423C0/document/Lezionen.20_AgrariaUniCTAA2014_201
5.pdf?cidReq=1001423C0
PROVA D'ESAME
MODALITÀ D'ESAME
L'esame consiterà in un colloquio volto ad accertare al conoscenza della materia, la capacità di problem
solving anche mediante svolgimento di esercizi.
DATE D'ESAME
01.02.2017 - 24.02.2017
21.06.2017 - 10.07.2017 - 26.07.2017
12.09.2017 - 29.09.2017
PROVE IN ITINERE
Due prove in itinere, ciscuna costituita da circa 40-45 domande a risposta multipla e a risposta aperta.
Tempo di esecuzione: 1h30m. Votazione in trentesimi. Il superamento della prima prima consente
l’accesso alla seconda prova. Il superamento di ambo le prove consente l’esonero dal colloquio finale con
conseguente registrazione del voto calcolato come media dei voti ottenuti nelle due prove in itinere,
salvo volontà di miglioramento espressa dallo studente.
ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Principi di Newton. Forze e loro trattazione. Diagrammi delle forze
Forze conservative.
Energia e Lavoro.
Principio di Archimede – Galleggiamento e affondamento.
Legge di Stevino e pressione idrostatica.
Principio di Pascal e torchio idraulico.
Teorema di Bernoulli e sua dimostrazione.
Macchine Termiche: loro efficienza; ciclo di Carnot; 2° principio della termodinamica.
1° e 2° principio della termodinamica. Energia interna.
Calore latente, capacità termica e calore specifico.
