Codice
Denominazione insegnamento
G280L-
Fisica
CFU
A.A.
6
1
Docente
Alessando Podestà
Obiettivi formativi
Il corso intende fornire gli elementi necessari a comprendere i principali fenomeni fisici, soprattutto quelli
piu' specificamente collegati alla figura formata dal Corso di Laurea.
Competenze acquisite
Lo studente acquisisce le conoscenze di base per interpretare i principali fenomeni fisici; imposta
concettualmente e affronta numericamente problemi inerenti gli aspetti fisici delle discipline agrarie e
ambientali.
Sintesi del programma
Nel corso vengono trattati: -i concetti e gli strumenti fondamentali usati nei problemi fisici; -le leggi della
cinematica, coi principali esempi di moto, e le leggi fondamentali della dinamica; -le proprietà fondamentali
dei fluidi perfetti e reali e le principali leggi della loro statica e dinamica, inclusi i fenomeni interfacciali
(capillarità); - i concetti fondamentali della termologia e della termodinamica con enfasi sulla conservazione
dell'energia e il rendimento delle macchine termiche; - i principali concetti dell'elettricità; - la natura della
radiazione elettromagnetica e le leggi fondamentali della sua interazione con la materia.
Codice
Denominazione insegnamento
G280L-
Fisica
CFU
A.A.
6
1
Docente
Alessando Podestà
Programma
Elenco succinto degli argomenti trattati a lezione.
•Obiettivi della Fisica. Grandezze fondamentali e derivate e unità di misura. Il sistema Internazionale.
Come si presenta il risultato di una misura o il valore di una grandezza (valore-(errore)-udm e notazione
scientifica). Esempi (formule, calcoli numerici, equivalenze udm, cifre decimali, calcolo dimensionale...).
•Sistemi di riferimento e assi cartesiani.
•Ripasso di angoli e vettori. Vettore posizione e vettore spostamento. Esempi ed esercizi.
•Cinematica. Scopo della cinematica. Legge oraria e traiettoria. Definizione di velocità. Velocità media 1D,
2D e 3D. Il moto rettilineo unifome.
•Cinematica. Velocità istantanea: passaggio al limite. Il significato geometrico e fisico della derivata. Il
problema inverso: significato fisico dell'integrale. L'accelerazione media e il moto uniformemente
accelerato. Legge oraria del moto u.a. ricavata con e senza il calcolo integrale.
•Il moto balistico (parabolico) e la caduta dei gravi. Il moto balistico come composizione di moti r.u. e r.u.a.
Grandezze caratteristiche del moto balistico: gittata, tempo di volo, massima quota, traiettoria parabolica.
Esempi ed esercizi sui moti rettilinei e balistici 1D e 2D.
•Il moto circolare uniforme. Velocità angolare e accelerazione centripeta.
•Il moto circolare uniforme in coordinate cartesiane. Composizione di moti armonici e moti periodici.
•Dinamica. I principio di Newton, massa e inerzia. Definizione operativa di massa. Le forze: II I° principio di
Newton. La forza di gravità: esempi e ordini di grandezza. Forza peso e accelerazione di gravità. Gravità e
atmosfera: implicazioni.
•III principio di Newton. Azione e reazione. Reazioni vincolari. Elementi di raccordo: trasferire forze con
funi. Metodologia per la soluzione di problemi di dinamica (diagramma delle forze, eq. vettoriale --> eq.
scalari...).
•Esempi di reazioni vincolari in casi di interesse (equilibrio di corpi sospesi, moto circolare e circolare
uniforme...) e collegamento con cinematica. Funi e raccordi ideali. Il piano inclinato senza attrito.
•Piano inclinato, equilibrio di forze, carrucole. La forza della molla (richiamo del moto armonico) e il
dinamometro. Forze di attrito. L'attrito come reazione vincolare. Origine microscopica dell'attrito.
•Esercizi sull'attrito (piano inclinato scabro, ROTOR, carrucole e attrito). Catene di masse distribuite con e
senza attrito.
•Il lavoro: definizione, proprietà, esempi. Additività e integrale di linea. La potenza e la relazione
potenza-forza-velocità.
•Il lavoro delle forze notevoli: peso, molla e attrito. Lavoro e dipendenza dalla traiettoria. Il teorema
dell'energia cinetica. Relazione lavoro-energia.
•Forze conservative: energia potenziale e conservazione dell'energia meccanica. Conservazione
dell'energia generalizzata. La via energetica. Metodologia generale.
•Lezione Fisica dei fluidi. Le fasi della materia e l'approssimazione del continuo. Grandezze per unità di
superfice e volume. Introduzione alla statica dei fluidi. La pressione. Leggi di Stevino e Pascal. Vasi
comunicanti. Il barometro di Torricelli.
•Principio di Archimede: la spinta di galleggiamento. Esempi ed esercizi di statica dei fluidi: fluidi immiscibili
in vasi comunicanti; martinetto idraulico; iceberg; pressione idrostatica in bacini.
•Fenomeni interfacciali. Tensione superficiale. Capillarità, bagnabilità. Risalita (discesa) capillare. Esempi
ed esercizi (i fenomeni capillari nelle piante, il dissodamento del suolo, i tensioattivi).
•Dinamica dei fluidi. I fluidi ideali. La portata e la conservazione della massa. Teorema di Bernoulli per i
fluidi ideali.
•Esempi e applicazioni di Bernoulli alla vita quotidiana: scoperchiamento di tetti, apertura di porte e
finestre, il tappo della pentola a pressione, portanza negli aeroplani, aspiratore ad acqua, il tubo di Venturi
e derivati. Fluidi con attrito: Bernoulli generalizzato, la perdita di carico (cenni). Esempi di sistemi di
pompaggio con perdita di carico e prevalenza. Potenza meccanica di una pompa.
•Calorimetria e temperatura. Fenomeni termici. Temperatura e termometri: la dilatazione termica, la scala
centigrada della temperatura e la scala dei gas perfetti. Equilibrio termico (principio 0 della termodinamica)
e quantità di calore. Trasferimento di calore tra corpi in contatto termico. Il calore specifico, la capacità
termica e i termostati.
•Passaggi di stato e calori latenti. Esercizi ed esempi sugli scambi termici. Termodinamica. Sistemi
termodinamici: grandezze fisiche (P,V,T,N), equilibrio, equazione di stato. Trasformazioni in un sistema
termodinamico. Le diverse trasformazioni: quasi-staticità, attriti e reversibilità. Lavoro delle forze di
pressione in un sistema termodinamico. Cenno ai gas perfetti (equazione di stato).
•Lavoro e calore nelle trasformazioni cicliche. Equivalenza calore-lavoro. Cenni ai limiti imposti dal II
principio. Primo principio della Termodinamica. Conservazione dell'energia in un sistema in cui avvengano
scambi termici: l'energia interna e il I principio. Parallelo con il caso meccanico (nota sul segno delle
grandezze). Le macchine termiche e il loro rendimento. Enunciato del II principio della Termodinamica:
Kelvin e Clausius. Disuguaglianza di Carnot-Clausius. Macchine termiche dirette e macchine reali,
macchine reversibii, e loro rendimenti.
•Ancora sulle macchine termiche dirette e inverse e i loro rendimenti. Il frigorifero reale. Esercizi di
calorimetria e termodinamica.
•Elettrostatica. Carica elettrica, forza di Coulomb. Campo elettrico e linee di campo. Energia potenziale
elettrostatica e potenziale elettrostatico. Additività delle forze e dei campi elettrici. Lavoro della forza
elettrostatica e moto di cariche. Cenni alla correne elettrica. Cariche elettriche accelerate da differenze di
potenziale.
•Cariche accelerate da diff. di potenziale. Lo spettrometro di massa. Scariche elettriche: i fulmini e la
rigidità dielettrica dei materiali. Il modello planetario dell'atomo di idrogeno: la dimensione dell'atomo di
idrogeno. Ancora sulla corrente elettrica: la resistenza del materiale e la potenza dissipata. Legge di Ohm
ed effetto Joule. Esempi ed esercizi su correnti e resistenze.
•Cenni di Magnetostatica. Fenomenologia del magnetismo. L'ipotesi delle correnti atomiche. La forza di
Lorentz. Forza magnetica su un filo (spira) percorso da corrente. Il motore elettrico - principio di
funzinamento. La dinamo: il generatore di corrente. La radiazione elettromagnetica. Campi variabili nel
tempo. Onde elettromagnetiche nel vuoto. Spettro della radiazione elettromagnetica: IR, Vis, UV.
•Assorbimento della radiazione nella materia: assorbanza e coefficiente di assorbimento. La spettroscopia
di assorbimento nell'UV-Visibile: lo spettrofotometro. La fotosintesi clorofilliana.
Codice
Denominazione insegnamento
G280L-
Fisica
CFU
A.A.
6
1
Docente
Alessando Podestà
Articolazione dei CFU
Lez. frontali
Esercitaz. in aula Esercitaz. in lab.
4
Laboratorio
Seminari
Altro
2
Prerequisiti
Algebra elementare; trigonometria; logaritmi; funzioni e loro proprietà; derivata e integrale definito (loro
interpretazione geometrica).
Propedeuticità
E' fortemente consigliato avere seguito il corso di
Matematica.
Materiale didattico
Sito del corso:
http://apodestaf.ariel.ctu.unimi.it/v3/Home/
Il materiale pubblicato sul sito (traccia delle lezioni, prove d'esame) e gli appunti del corso rappresentano
una guida per lo studente che dovrà comunque studiare, cominciando dalla teoria, su un buon testo di
Fisica Generale(*). Lo studio della teoria è fondamentale per la preparazione della prova scritta, oltre che di
auella orale.
(*) I seguenti testi sono facilmente reperibili in libreria (anche usati) e nelle biblioteche universitarie:
- Halliday, Resnick, Walker, "Fondamenti di Fisica".
- Giancoli, "Fisica", oppure "Fisica con Fisica Moderna".
Modalità d'esame e altre informazioni
Modalità di esame: l'esame prevede una prova scritta (contenente anche esercizi di carattere più teorico) e
una prova orale sui contenuti del corso.
