Obiettivi Formativi

I principi fondamentali di meccanica, fluidodinamica, termodinamica, elettricità, magnetismo ed elettromagnetismo con particolare attenzione ai principi che controllano i processi naturali biologici e abiologici.

Learning Goals

The fundamental principles of mechanics, fluid dynamics, thermodynamics, electricity, magnetism and electromagnetism with a particular attention to principles driving biological and abiological natural processes.

Metodi didattici

Lezioni frontali, esercitazioni in aula. Metodi a supporto: Trasparenze e Presentazioni in Power Point delle lezioni.

Teaching Methods

Lectures, exercises. Support methods: Slides and Power Point presentations of the lessons.

Prerequisiti

Conoscenze degli elementi di base del calcolo integrale e differenziale e del calcolo vettoriale, delle principali funzioni e delle loro rappresentazioni grafiche.

Prerequisites

Knowledge of the basic elements of differential and integral calculus and vector analysis, of the main functions and their graphical representations.

Verifiche dell'apprendimento

Prove in itinere. Esami scritti e orali finali, con voto espresso in trentesimi.

Assessment

Course tests. Final written and oral examinations, with final mark reported in x/30.

Programma del Corso

Il metodo scientifico o galileiano Definizione operativa - Misure e unità di misura - Grandezze fisiche - Misure dirette e indirette - Equazioni dimensionali Cinematica del punto materiale Moto rettilineo - Moto rettilineo uniforme - Moto uniformemente accelerato - Caduta dei gravi - Moti in due dimensioni - Moto circolare uniforme - Moti periodici - Moto armonico semplice Dinamica del punto materiale Primo principio della dinamica - Secondo principio della dinamica - Terzo principio della dinamica – Forze - Quantità di moto - Risultante delle forze – Equilibrio - Reazioni vincolari - Forza di attrito - Forza elastica - Forza centripeta - Lavoro di una forza costante - Lavoro di una forza variabile – Potenza – Energia - Energia cinetica - Teorema dell’energia cinetica - Energia potenziale - Teorema di conservazione dell’energia meccanica - Forze conservative – Urti - Cenni di dinamica dei sistemi materiali - Teorema del centro di massa Termodinamica Equilibrio termico - Dilatazione termica lineare e volumetrica – Calore - Propagazione del calore – Equivalenza Calore-Lavoro - Legge fondamentale della termologia - Capacità termica - Calore latente - Energia interna - Primo principio della termodinamica - Trasformazioni termodinamiche - Secondo principio della termodinamica – Entropia - Macchine termiche - Ciclo di Carnot Fluidodinamica Densità – Pressione - Forze di superficie - Equilibrio statico - Legge di Stevino - Principio di Pascal - Principio di Archimede – Viscosità - Fluidi ideali - Principio di Bernoulli - Teorema di Torricelli Elettromagnetismo Interazione elettrica - Legge di Coulomb – Principio di sovrapposizione delle cariche - Campo elettrico - Conduttore in un campo elettrico – Gabbia di Faraday – Potenziale elettrico – Energia elettrostatica – Superfici equipotenziali - Flusso del campo elettrico attraverso una superficie – Legge di Gauss - Campo di una sfera uniformemente carica - Campo di una distribuzione di carica piana uniforme indefinita - Corrente elettrica - Legge di Ohm – Effetto Joule – Interazione magnetica - Campo magnetico - Forza magnetica su filo percorso da corrente - Campo magnetico generato da correnti - Flusso di campo magnetico - Induzione elettromagnetica - Legge di Ampère-Maxwell – Legge di Lenz - Energia del campo elettromagnetico - Onde elettromagnetiche - Onde elettromagnetiche piane - Spettro delle onde elettromagnetiche Ottica geometrica Onde elettromagnetiche e luce visibile - Intensità luminosa - Flusso luminoso - Raggi e fronti d’onda - Interferenza – Riflessione - Rifrazione - Riflessione totale – Dispersione – Diffrazione – Lenti - Specchi Cenni di fisica moderna Corpo nero - Ipotesi di Planck - Effetto fotoelettrico - Effetto Compton - Modello dell’atomo di Bohr - Dualismo onda-corpuscolo – Principi di spettroscopia

Course Syllabus

- The scientific or Galilean method Operational Definition - Measures and Units - Physical quantities - Direct and indirect measures - Dimensional equations - Kinematics of a point particle Linear motion - Uniform linear motion - Uniformly accelerated motion – Two dimensional motions - Uniform circular motion - Periodic motion - Simple harmonic motion - Dynamics of a point particle First law of motion - Second law of motion - Third law of motion - Forces - Momentum - Resultant of forces - Equilibrium - Constraint reactions - Friction force - Elastic force - Centripetal force – Work of a constant force - Work of a variable force - Power - Energy - Kinetic energy - Kinetic energy theorem - Potential energy - Mechanical energy conservation theorem - Conservative forces - Shocks - Dynamics of material systems - The center-of-mass theorem - Thermodynamics Thermal equilibrium - Linear and volumetric thermal expansion - Heat - Heat propagation - Heat-work equivalence - Basic law of thermology - Thermal capacity - Latent heat - Internal Energy - First law of thermodynamics - Thermodynamic processes - Second law of thermodynamics - Entropy – Thermal machines - Carnot cycle - Fluids Density - Pressure - Surface Forces - Static Balance - Stevin's Law - Principle of Pascal - Archimedes' Principle - Viscosity - Ideal fluids - Bernoulli's principle - Theorem of Torricelli - Electromagnetism Electric interaction - Coulomb's law - Superposition principle - Electric field - Conductor in an electric field - Faraday cage - Electric potential - Electrostatic energy - Flow of an electric field through a surface - Gauss Law - Field of a uniformly charged ball - Field of a uniformly charged plane distribution - Electricity - Ohm's Law - Joule effect - Magnetic interaction - Magnetic field - Magnetic force on electrical wire - Magnetic field generated by currents - Magnetic field flow - Induction electromagnetic - Ampere-Maxwell Law- Lenz's Law - Energy of the electromagnetic field - Electromagnetic waves - Plane electromagnetic waves - Spectrum of electromagnetic waves - Geometric optics Electromagnetic waves and visible light - Light intensity - Luminous flux - Rays and wave fronts - Interference - Reflection - Refraction - Total reflection - Dispersion - Diffraction - Lenses – Mirrors - Overview of modern physics Black body – Planck’s Hypothesis - Photoelectric effect - Compton effect - Bohr atom model - Wave-particle duality – Principles of Spectroscopy