Fisica

A.A. 2020/2021
6
Crediti massimi
60
Ore totali
SSD
FIS/07
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di fornire le conoscenze di base di fisica propedeutiche per le discipline professionalizzanti delle scienze agrarie.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente acquisisce le conoscenze necessarie per affrontare e risolvere in modo rigoroso semplici problemi di fisica.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Qualora possibile, le lezioni si terranno in modalità frontale nelle aule della Sede di Edolo.
In caso di restrizioni anti-Covid19, le lezioni si terranno da remoto sempre in modalità sincrona.
Programma
Il corso è articolato in due parti:
PARTE PRIMA
1. Requisiti di base: trigonometria, derivate elementari, notazione esponenziale.
Misurazioni: unità di misura (Sistema Internazionale, Grandezze derivate, USA Customary Units) - Teoria degli errori.
2. Cinematica del punto e del corpo rigido: Moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato - Moto dei proiettili - Moto circolare.
3. Relatività Ristretta: Inquadramento storico - Dilatazione dei tempi e contrazione delle lunghezze - Equivalenza massa-energia.
4. Dinamica di Newton: le tre leggi della dinamica - massa e peso - normale - attrito statico e dinamico - piano inclinato - molle - funi e carrucole.
5. Forze e momenti: problemi di Statica - Statica di un pendio - Progettazione di base di una briglia.
6. Lavoro, Energia, Potenza: Forze conservative e non conservative - Energia rotazionale e Momento di Inerzia.

PARTE SECONDA
1. Calore e Temperatura: Dilatazione termica - Transizioni di fase - Trasmissione del calore - Effetto serra.
2. Principi della Termodinamica - Ciclo di Carnot - Cicli termodinamici - Centrali termoelettriche e nucleari.
3. Statica dei Fluidi: Legge di Stevin - Vasi comunicanti - Principio di Pascal - Principio di Archimede. Dinamica dei Fluidi: equazione di Bernoulli.
4. Campo elettrico - Distribuzione di carica - Potenziale elettrico. Campo magnetico - Moto di particelle in un campo elettrico e magnetico - Campo magnetico terrestre.
5. Forza magnetica su un filo percorso da corrente - Campo magnetico generato da un filo (spira) percorso da corrente - Forza tra fili percorsi da corrente.
6. Legge dell'induzione elettromagnetica - Alternatori e trasformatori - Distribuzione dell'energia elettrica.
7. Reti elettriche in continua: condensatori e resistori.
8. Giunzione PN - Diodi e Transistor - Diodi LED - il Fotovoltaico.
9. Radiazioni elettromagnetiche e nucleari - Unità di misura e analisi rischi.
Prerequisiti
E' auspicabile una discreta preparazione di base nelle materie scientifiche (Matematica e Fisica), ottenuta nei normali percorsi di studio delle diverse Scuole Superiori. Il percorso è facilitato per gli studenti che hanno già sostenuto l'esame di Matematica nel 1° anno di studi universitari.
Il corso è affrontabile anche da studenti non provenienti da indirizzi particolarmente orientati a queste discipline (quali i Licei Scientifici), in quanto le tematiche e i problemi affrontati sono sempre sviluppati in maniera esemplificativa e ridondante durante le lezioni.
Metodi didattici
Tutti i fenomeni naturali sono soggetti alle leggi fisiche. La Fisica studia le leggi che governano i fenomeni dell'universo, sviluppandosi in un ampio ambito che va dalla Fisica Antica (in stretto connubio con la Metafisica, la Musica, l'Astronomia, la Matematica e la Geometria) alla Fisica Classica (Meccanica, Termodinamica, Acustica e Ottica, Elettromagnetismo) e quindi alla Fisica del Secolo scorso (Relatività e Meccanica Quantistica).
Nell'epoca contemporanea, la Fisica è a stretto contatto con altre scienze: la Biofisica e la Bioinformatica, la Chimica fisica e quantistica, le Nanoscienze, il vertiginoso mondo dell'Elettronica e dell'Informatica, la Fisica ambientale (Geofisica, Meteorologia, Climatologia).
Ma è nella vita quotidiana che i risultati della fisica si stanno sempre più concretizzando: le innumerevoli invenzioni e tecnologie che fanno parte del vivere nella sua complessità e iperbolica crescita (dall'evoluzione della tecnologia industriale alla produzione di Energia, dalle tecnologie mediche agli sviluppi ancora agli albori delle biotecnologie, dal mondo dell'Informazione ai problemi della Bioetica ed Eco-ambientali.
La Matematica funge da intermediaria fra la Natura e l'Uomo, e costituisce il linguaggio che permea e rende esplicito questo legame, sintetizzando con incredibile architettura la bellezza dell'Universo.
Il Corso di Fisica 2019-2020 dell'UNIMONT di Edolo si pone l'obiettivo di individuare le caratteristiche dei vari ambiti affrontati, analizzandone i concetti e descrivendone le leggi e le loro interconnessioni.
Sarà dato rilievo alla capacità di formulare ipotesi esplicative utilizzando modelli, analogie e leggi per acquisire le competenze necessarie per formalizzare un problema di Fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari atti ad ottenerne la risoluzione. La metodologia Problem solving, risoluzione dei problemi, a partire dalla necessaria conoscenza di base, deve portare all'apprendimento attivo dei concetti e alla giustificazione dell'impianto teoretico analizzato.
In particolare si dovrà strutturare una metodologia di base nella risoluzione dei problemi:
- Picture the problem: analizzare con attenzione tutti gli aspetti formulati, la consistenza e la gerarchia dei dati forniti, comprendere cosa viene richiesto, schematizzare il contenuto del testo con disegni, grafici o tabelle;
- Strategy: questo è il passo più complesso ma creativo: identificare l'ambito delle leggi fisiche in cui muoversi, sviluppare una strategia e un percorso per risolvere il problema;
- Solution: sviluppare con passaggi matematici il percorso deciso, preferendo l'utilizzo dei simboli e utilizzando i valori numerici solo alla fine;
- Insight: commentare le soluzioni appena ottenute, verificandone la correttezza dimensionale e la ragionevolezza dei risultati; individuare eventuali strategie e soluzioni tecniche alternative.
Il corso si propone di acquisire le competenze Fisiche di base per affrontare con proficuità i Corsi degli anni successivi.
Materiale di riferimento
Possono essere utilizzati i vari testi già a disposizione e utilizzati nel triennio finale delle Scuole Superiori. Sono comunque consigliati:
- James S. Walker - Modelli Teorici e Problem Solving
- Ugo Amaldi - l'Amaldi per Licei Scientifici
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
Condizioni Regolari
L'esame consiste in una prova scritta suddivisa in due parti e un colloquio orale finale.
Le due prove scritte possono essere affrontate in tempi diversi e non necessariamente sequenziali. L'ammissione alla prova orale implica il superamento delle due prove scritte con una valutazione di almeno 16/30.
Prima prova scritta: N° 6 problemi riguardanti le seguenti tematiche:
- 1° Problema: Cinematica
- 2° Problema: Relatività Ristretta
- 3° Problema: Meccanica - Dinamica
- 4° Problema: Meccanica - Statica
- 5° Problema: Stabilità di un pendio - Progettazione di una briglia
- 6° Problema: Lavoro - Energia - Potenza

Seconda prova scritta: N° 5 problemi riguardanti le seguenti tematiche:
- 1° Problema: Statica e Dinamica dei Fluidi
- 2° Problema: Dilatazione termica - Transizione di fase - Trasmissione del calore
- 3° Problema: Forza e campo elettrico - Distribuzione di carica - Potenziale elettrico - Moto di
particelle in un Campo Elettrico e Magnetico
- 4° Problema: Forza magnetica su un filo percorso da corrente - Campo elettrico generato
da un filo (spira) percorso da corrente - Forza tra fili percorsi da corrente
- 5° Problema: Induzione elettromagnetica - Trasformatori
- Una domanda aperta riguardante una delle seguenti tematiche:
Effetto serra
Principi della Termodinamica
Cicli termodinamici - Ciclo Frigorifero
Dinamica dei fluidi: Teorema di Bernoulli
Campo Magnetico terrestre e Aurore Boreali
Centrali elettriche: idroelettriche - termoelettriche - nucleari
Reti elettriche in continua: condensatori e resistori.
Giunzione PN: Diodi e Transistor - Fotovoltaico
Radiazioni elettromagnetiche e nucleari
Prova orale: si sviluppa a partire da una delle domande aperte previste nella seconda prova scritta, cui fa seguito una discussione - approfondimento delle prove scritte.
FIS/07 - FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA) - CFU: 6
Esercitazioni: 24 ore
Lezioni: 36 ore
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