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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.
