Nicola Cavallo  

 

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Fisica

A.A. 2009-2010

per il Corso di Laurea in Farmacia

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Programma del Corso

Facoltà di Farmacia - Corso di Laurea in Farmacia
Anno Accademico 2009-2010
Docente: Prof. Nicola Cavallo
Tipo: Corso fondamentale 
Impegno [ore]: lezione: 80, crediti: 10
 

Scopo del Corso

Il corso si propone di fornire agli studenti i fondamenti della meccanica, della termodinamica,  dell'elettrostatica e del magnetismo.

Prerequisiti

Per poter agevolmente seguire il corso si richiede una conoscenza dei principali concetti dell'Analisi

Propedeuticità

Nessuna

Programma del Corso

Introduzione

bulletPerché la Fisica: Una definizione di Fisica come scienza sperimentale. Fisica ed altre scienze sperimentali. Dall’infinitamente piccolo all’infinitamente grande. Le fasi del Metodo Sperimentale. Osservazione, misura, previsioni. Metodo induttivo e metodo deduttivo. Leggi fisiche. Teorie fisiche ed applicabilità. Principi e Modelli.
bulletRichiami di matematica: Simboli matematici. Notazione scientifica. Potenze del dieci. Logaritmi. Geometria. Trigonometria. Calcolo differenziale. Calcolo integrale.

Parte I: Cinematica e Meccanica
bulletIntroduzione ai vettori: Grandezze scalari e vettoriali. Spostamento. Definizione di vettore e proprietà. Somma di vettori. Componenti di un vettore. Prodotto di vettori (prodotto scalare, prodotto vettoriale).
bulletOsservazione e Misura: Processo di misura, Il Sistema Internazionale delle unità di misura. Cambiamento di unità. Misura della lunghezza, del tempo e della massa. Analisi dimensionale. Stima dell'ordine di grandezza. Errori di approssimazione.
bulletMoto rettilineo: Scopo della cinematica. Punto materiale nel moto rettilineo. Posizione, spostamento, traiettoria. Legge oraria. Velocità media ed istantanea. Accelerazione media ed istantanea Equazioni generali della cinematica Moto di un grave in caduta libera. Esempi.
bulletMoto in 2 e 3 dimensioni: Dal moto unidimensionale a quello a 2 e 3 dimensioni. Posizione e Spostamento. Velocità vettoriale media e istantanea. Accelerazione vettoriale media e istantanea Moto dei proiettili. Indipendenza dei moti orizzontali e verticali Equazione della traiettoria. Moto circolare uniforme Moto relativo unidimensionale. Moto relativo bidimensionale.
bulletForza e moto: Introduzione alle cause del moto. Prima legge di Newton. Definizione operativa di Forza. Sistema inerziali e non inerziali. Concetto di Massa. Seconda legge di Newton. Concetto di Peso. Terza legge di Newton. . Forze di contatto. Attrito statico. Attrito dinamico. Resistenza del mezzo. Velocità limite. Moto circolare uniforme
bulletEnergia cinetica e Lavoro: Introduzione al concetto di energia. Energia cinetica. Lavoro. Teorema dell'energia cinetica. Lavoro della forza gravitazionale. Lavoro della forza elastica. Lavoro di una forza generica. Potenza.
bulletEnergia potenziale e conservazione dell'energia: Introduzione al concetto di “conservazione”. Concetto di energia potenziale. Energia potenziale gravitazionale. Energia potenziale elastica. Classificazione della forze. Forze conservative. Forze non conservative. Conservazione dell’energia meccanica. Derivazione della forza dall’energia potenziale. Analisi grafica. Forze esterne con e senza attrito. Conservazione dell’energia. Potenza.
bulletCentro di massa e quantità di moto: Concetto di centro di massa. Seconda legge di Newton. Quantità di mot. Urti. Concetto di impulso. Conservazione della quantità di moto. Quantità di moto ed energia cinetica negli urti. Urti anelatici ed elastici. Sistemi a massa variabile.
bulletRotazione e Rotolamento: Variabili rotazionali (posizione, spostamento, velocità ed accelerazione) Vettorialità delle grandezze angolari. Rotazione con accelerazione angolare costante. Variabili lineari e angolari. Energia cinetica rotazionale. Concetto di momento d’inerzia. Momento di una forza. Seconda legge di Newton per il moto rotatorio. Lavoro ed energia cinetica rotazionale. Definizione di Rotolamento. Energia cinetica. Concetto di Momento angolare. Seconda legge di Newton in forma angolare. Momento angolare di un sistema di particelle e di un corpo rigido in rotazione. Conservazione del momento angolare
bullet Gravitazione: Introduzione. Legge di Gravitazione di Newton. Estensione a corpi non puntiformi. Gravità in prossimità della Terra. Differenza g-ag. Massa volumica della Terra. Non sfericità della Terra. Rotazione terrestre. Gravità all’esterno della Terra. Gravità all’interno della Terra. Energia potenziale gravitazionale. Velocità di fuga. Leggi di Keplero.
bullet Fluidi ideali: Il concetto di fluido. I fluidi in natura. Massa volumica (densità). Concetto di Pressione. Misura della pressione e strumenti. Principio di Pascal. Principio di Archimede. Equazione di continuità. Equazione di Bernoulli. (fino a pressione idrostatica)
bullet Fluidi reali: Flusso laminare e turbolento. Coesione. Forze di Van der Waals. Effetti di superficie. Tensione superficiale. Adesione. Diffusione. Legge di Laplace. Viscosità
bulletFluidi vascolari: Apparato circolatorio: cuore, arterie, vene, capillari. Pressione  velocità del flusso sanguigno. Aneurisma e Stenosi. Misuratori di pressione. Apparato respiratorio.

Parte II: Termodinamica
bulletTemperatura, calore, termodinamica: Concetto di temperatura. La legge zero della termodinamica. Misura della temperatura e strumenti. Scale Celsius e Fahrenheit. Dilatazione termica. Temperatura e calore. Assorbimento del calore da parte della materia. Prima legge della termodinamica. Trasmissione del calore
bulletTeoria cinetica dei gas: Definizione di gas. Mole, Concetto di "gas ideale". Trasformazioni isoterme, isocore, isobare. Relazione tra pressione e velocità della molecole. Energia cinetica traslazionale. Libero cammino medioa. Distribuzione delle velocità. Energia interna. Calore specifico molare a volume e pressione costanti. Gradi di libertà.Espansione adiabatica.
bulletEntropia e Seconda legge della termodinamica: L’aspetto fisico. Processi irreversibili ed entropia. Variazione di entropia. Seconda legge della termodinamica. L’entropia nel mondo reale: macchine termiche e macchine frigorigene. Rendimento delle macchine reali. Entropia e statistica.

Parte III: Elettricità

bulletCarica elettrica: Introduzione ai fenomeni elettromagnetici. carica elettrica. Isolanti e conduttori. Legge di Coulomb. Legge di Coulomb. Quantizzazione della carica. Conservazione della carica.
bulletCampi elettrici: Cariche e interazioni. Concetto e nozione di campo elettrico. Calcolo del campo elettrico. Rappresentazione del campo elettrico tramite linee di forza. Campo elettrico generato da una carica puntiforme, da un dipolo elettrico, da una carica lineare, da un disco carico. Particella carica in un campo elettrico uniforme.
bulletLegge di Gauss: Concetto di flusso di un campo vettoriale, flusso del campo elettrico, legge di Gauss e rapporto con la legge di Coulomb, conduttore carico isolato, situazioni di simmetria per l'applicazione della legge di gauss (cilindrica, piana e sferica).
bulletPotenziale elettrostatico: Energia potenziale elettrica. Potenziale elettrico. Differenza di potenziale. Relazione tra campo e potenziale elettrico. Superfici equipotenziali. Esempi di Calcolo del potenziale elettrico (carica puntiforme, dipolo elettrico, distribuzione di cariche. Energia potenziale elettrica in presenza di un sistema di cariche puntiformi, Proprietà elettrostatiche di un conduttore carico isolato.
bulletCapacità e dielettrici: Concetto di capacità di un conduttore singolo, calcolo della capacità elettrica, Condensatori e capacità. Condensatori in serie e parallelo. Energia elettrostatica. Proprietà elettrostatiche dei dielettrici. Descrizione molecolare dei dielettrici, dielettrici e legge di Gauss.
bulletCorrente elettrica e Resistenza: Cariche in movimento e concetto di corrente elettrica, densità di corrente, resistenza e legge di Ohm, resistività, legge di Ohm dal punto di vista microscopico, resistenze in serie e parallelo, concetto di potenza per i circuiti elettrici, Modello di Drude per i metalli. Conduzione nei semiconduttori e nei superconduttori.
bulletCircuiti in corrente continua: Forza elettromotrice e resistenza interna di una batteria. Energia elettrica e potenza. Calcolo dello corrente nel circuito elementare, differenza di potenziale, circuiti a singola e più maglie, Leggi di Kirchhoff. Circuiti RC. Amperometri e voltmetri.

Parte IV: Magnetismo

bulletCampi magnetici:Campo magnetico, definizione del vettore induzione magnetica B. Campi elettrici e magnetici incrociati. Moto circolare di una carica elettrica. Forza magnetica agente sulle correnti. Momento agente su una spira e un dipolo percorsi da corrente.
bulletCampi magnetici generati da correnti: campo magnetico generato da una corrente. Legge di Biot e Savart. Legge di Ampere. e sue applicazioni. Forza agente tra conduttori percorsi da corrente. Flusso magnetico e legge di Gauss per i campi magnetici. Corrente di spostamento e modifica della legge di Ampere.
bulletInduzione elettromagnetica:: Legge di induzione elettromagnetica. Legge di Lenz. Forza elettromotrice di movimento. Concetto di induttanza, induttori. Generatori e alternatori. Campi elettrici indotti. Forza elettromotrice autoindotta e induttanza. Circuiti LR. Energia nei circuiti LR. Mutua induttanza. Trasformatori.
bulletProprietà magnetiche della materia: Correnti atomiche e magnetizzazione. Diamagnatismo, paramagnetismo e ferromagnetismo. Intensità del campo magnetico, Campo magnetico terrestre.
bulletOscillazioni elettromagnetiche e correnti alternate: Oscillazioni nei circuiti LC. Circuiti RLC serie. Circuiti puramente resistivi, capacitivi e induttivi. Circuiti RLC serie con forza elettromotrice alternata. Potenze in un circuiti RLC con forza elettromotrice alternata.
bulletOnde elettromagnetiche: trattazione qualitativa della propagazione di un'onda e.m. Equazioni di Maxwell. Equazione d'onda per E e B.

Frequenza al corso

La frequenza al corso non é obbligatoria ma é di importanza essenziale sia per l'apprendimento dei concetti fondamentali della teoria che per acquisire la necessaria manualità nella risoluzione degli esercizi.

Esame

L'esame consta di una prova scritta ed una prova orale riguardanti gli argomenti trattati nel corso delle lezioni. Entrambe devono essere svolte nello stesso appello.

Testi consigliati

David Halliday, Robert Resnick e Jearl Walker
bulletFondamenti di Fisica: Meccanica, Termologia (SESTA EDIZIONE)
bulletFondamenti di Fisica: Elettrologia, Magnetismo, Ottica (SESTA EDIZIONE)

Casa Editrice Ambrosiana

    

Ricevimento degli studenti

Giovedì, ore 9:00-10:00, 12:30-13:30- (Macchia Romana 1° piano, stanza n.94b)