Obiettivi formativi
Al termine del corso lo studente dovrà:
1. conoscere le leggi fondamentali che governano la natura e che stanno alla base delle proprietà della materia
2. averne compreso il significato fenomenologico.
3. essere in grado di applicare tali leggi per comprendere e spiegare fenomeni quotidiani, in particolare in ambito biologico e biomedico.
4. saper collegare i diversi argomenti trattati tra loro e con le discipline di base ed affini in modo da essere in grado di affrontare argomenti dei corsi degli anni successivi.
5. aver acquisito il lessico disciplinare specifico
6. essere in grado di impostare e risolvere semplici problemi che richiedono l’utilizzo delle conoscenze acquisite
7. spiegare il procedimento seguito per la risoluzione dei problemi ed i risultati ottenuti in maniera consequenziale e non ambigua.
Prerequisiti
Conoscenza di base di calcolo algebrico e analisi matematica.
Contenuti dell'insegnamento
Grandezze e unita' di misura. Sistemi di coordinate. Vettori.
MECCANICA. Forza. Spostamento. Velocita'. Accelerazione. Moti notevoli. Leggi di Newton. Forza di gravita'. Moti in caduta libera. Velocita' relativa. Forza normale. Tensione di una fune. Forza di attrito. Forza elastica. Forza centripeta. Moto circolare uniforme e non-uniforme. Moti periodici. Moto armonico semplice. Pendolo semplice. Legge di gravitazione universale. Lavoro. Energia cinetica. Energia potenziale. Conservazione dell'energia meccanica. Principio di conservazione dell'energia generalizzato. Potenza. Quantità di moto e sua conservazione. Impulso. Urti. FLUIDI. Pressione. Legge di Stevino. Principio di Pascal. Principio di Archimede. Flusso laminare e turbolento. Portata. Equazione di continuita’. Equazione di Bernoulli. Tubo di Venturi. Teorema di Torricelli. Fluidi reali. Coefficiente di viscosità e legge di Stokes. Equazione di Poiseuille. Numero di Reynolds. Tensione superficiale.
TERMODINAMICA. Temperatura e scale termometriche. Principio zero della termodinamica. Dilatazione termica. Equazione di stato dei gas perfetti e dei gas reali. Teoria cinetica dei gas. Diffusione e legge di Fick. Calore. Energia interna. Capacita’ termica e calore specifico. Calore latente e cambiamenti di fase. Conduzione, convezione e irraggiamento. Trasformazioni termodinamiche. Primo principio della termodinamica. Isobare. Isocore. Isoterme. Adiabatiche. Cicli. Calori specifici a P costante e V costante per un gas perfetto. Secondo principio della termodinamica. Macchine termiche e rendimento. Ciclo di Carnot. Entropia.
ELETTROMAGNETISMO. Carica elettrica. Conduttori e isolanti. Conduzione e induzione. Legge di Coulomb. Campo elettrico. Distribuzioni particolari di cariche e campo elettrico generato. Flusso del campo elettrico. Legge di Gauss. Energia potenziale elettrica. Potenziale elettrico. Circuiti. Condensatori. Corrente elettrica. Resistenze. Legge di Ohm. Potenza elettrica. Effetto Joule. Campo magnetico. Forza magnetica. Moto di una particella carica in un campo magnetico uniforme. Forza di Lorentz. Effetto Hall. Fili e spire. Legge di Ampere. Solenoidi. Magnetismo nella materia. Flusso del campo magnetico. Legge di Faraday dell’induzione. Legge di Lenz. Conduttore in moto in un campo magnetico uniforme. Generalizzazione del teorema di Ampere. Equazioni di Maxwell nel vuoto (cenni).
OTTICA. Onda elettromagnetica e spettro elettromagnetico. L'approssimazione dell'ottica geometrica. Riflessione e rifrazione. Legge di Snell. Riflessione totale. Lenti sottili e formazione delle immagini. Relazione tra i punti coniugati. Formula dei costruttori di lenti. Ingrandimento. Cristallino e formazione delle immagini nell'occhio. Il microscopio.
Programma esteso
Grandezze e unita' di misura. Sistemi di coordinate. Vettori.
MECCANICA. Forza. Spostamento. Velocita'. Accelerazione. Moti notevoli. Leggi di Newton. Forza di gravita'. Moti in caduta libera. Velocita' relativa. Forza normale. Tensione di una fune. Forza di attrito. Forza elastica. Forza centripeta. Moto circolare uniforme e non-uniforme. Moti periodici. Moto armonico semplice. Pendolo semplice. Legge di gravitazione universale. Lavoro. Energia cinetica. Energia potenziale. Conservazione dell'energia meccanica. Principio di conservazione dell'energia generalizzato. Potenza. Quantità di moto e sua conservazione. Impulso. Urti. FLUIDI. Pressione. Legge di Stevino. Principio di Pascal. Principio di Archimede. Flusso laminare e turbolento. Portata. Equazione di continuita’. Equazione di Bernoulli. Tubo di Venturi. Teorema di Torricelli. Fluidi reali. Coefficiente di viscosità e legge di Stokes. Equazione di Poiseuille. Numero di Reynolds. Tensione superficiale.
TERMODINAMICA. Temperatura e scale termometriche. Principio zero della termodinamica. Dilatazione termica. Equazione di stato dei gas perfetti e dei gas reali. Teoria cinetica dei gas. Diffusione e legge di Fick. Calore. Energia interna. Capacita’ termica e calore specifico. Calore latente e cambiamenti di fase. Conduzione, convezione e irraggiamento. Trasformazioni termodinamiche. Primo principio della termodinamica. Isobare. Isocore. Isoterme. Adiabatiche. Cicli. Calori specifici a P costante e V costante per un gas perfetto. Secondo principio della termodinamica. Macchine termiche e rendimento. Ciclo di Carnot. Entropia.
ELETTROMAGNETISMO. Carica elettrica. Conduttori e isolanti. Conduzione e induzione. Legge di Coulomb. Campo elettrico. Distribuzioni particolari di cariche e campo elettrico generato. Flusso del campo elettrico. Legge di Gauss. Energia potenziale elettrica. Potenziale elettrico. Circuiti. Condensatori. Corrente elettrica. Resistenze. Legge di Ohm. Potenza elettrica. Effetto Joule. Campo magnetico. Forza magnetica. Moto di una particella carica in un campo magnetico uniforme. Forza di Lorentz. Effetto Hall. Fili e spire. Legge di Ampere. Solenoidi. Magnetismo nella materia. Flusso del campo magnetico. Legge di Faraday dell’induzione. Legge di Lenz. Conduttore in moto in un campo magnetico uniforme. Generalizzazione del teorema di Ampere. Equazioni di Maxwell nel vuoto (cenni).
OTTICA. Onda elettromagnetica e spettro elettromagnetico. L'approssimazione dell'ottica geometrica. Riflessione e rifrazione. Legge di Snell. Riflessione totale. Lenti sottili e formazione delle immagini. Relazione tra i punti coniugati. Formula dei costruttori di lenti. Ingrandimento. Cristallino e formazione delle immagini nell'occhio. Il microscopio.
Bibliografia
Halliday-Resnick - Fondamenti di Fisica - Casa Editrice Ambrosiana
Serway & Jewett - Principi di Fisica – EdiSES
J.S. Walker – Fondamenti di Fisica – Pearson
Giancoli - Fisica – Ambrosiana
E’ possibile in alternativa utilizzare testi già in possesso dello studente, qualora siano adatti al contenuto del corso.
Verranno fornite le slide utilizzate a supporto delle lezioni e una raccolta di esercizi di allenamento.
Anche per il test iniziale di accertamento dei debiti formativi verrà fornito il materiale su cui allenarsi.
Metodi didattici
Durante il corso verranno presentati mediante lezioni frontali i temi di fisica classica riportati nella sezione “contenuti”. Gli argomenti affrontati verranno puntualmente corredati da numerosi esempi dal mondo che ci circonda ed esercizi che consentiranno allo studente sia di comprendere le possibili applicazioni dei concetti spiegati, che di risolvere problemi di tipo analogo a quelli affrontati a lezione. In classe verranno condotti, quando possibile, esperimenti dimostrativi.
A supporto delle lezioni verranno utilizzate delle slide che sono da considerarsi parte integrante del materiale didattico e che verranno di volta in volta caricate sulla piattaforma Elly alcuni giorni prima dell’inizio di ogni nuovo argomento. Tale slide comunque costituiscono solo una traccia, da integrare con un testo e con gli appunti presi a lezione. Tali slide sono ad uso esclusivo degli studenti del corso e per scaricarle è necessaria l’iscrizione on line al corso. La docente metterà inoltre a disposizione su Elly una raccolta di esercizi con soluzione su cui esercitarsi, di tipo analogo a quelli d’esame, alcuni dei quali verranno svolti a lezione o durante le ore del progetto IDEA.
Si ricorda agli studenti di controllare il materiale didattico disponibile e gli avvisi forniti dalla docente tramite la piattaforma Elly.
Modalità verifica apprendimento
Valutazione sommativa:
Prova scritta, costituita da 3 problemi (per ciascuno il punteggio va da 0 a 10) e 3 domande con risposta multipla obbligatoriamente da giustificare (per ciascuna il punteggio va da 0 a 10). La prova scritta verrà valutata con scala 0-30 mediando tra i problemi e le domande aperte. La lode verrà assegnata nel caso del raggiungimento del massimo punteggio a cui si aggiunga la padronanza del lessico disciplinare. L’esame si intenderà superato se si otterrà un voto maggiore o uguale a 18. Tuttavia, verranno assegnati voti anche dal 15 al 18; in tal caso lo studente dovrà sostenere anche una prova orale per superare l’esame. I voti al di sotto del 15 verranno classificati semplicemente “insufficiente” il che significa che lo studente non ha superato l’esame.
Sarà consentito l’uso della sola calcolatrice.
La durata della prova scritta sarà pari a 2 ore. Al termine della prova, dopo la consegna, verrà effettuata una spiegazione alla lavagna inerente la corretta risoluzione dei problemi e le risposte alle domande.
E’ data la possibilità di sostenere una breve prova orale agli studenti che desiderano migliorare il voto dello scritto. Per permettere ciò, gli esiti dello scritto verranno pubblicati provvisoriamente sulla piattaforma Elly. L’orale si terrà obbligatoriamente nel giro di qualche giorno dalla data di pubblicazione su Elly dello scritto. La data dell’orale verrà concordata insieme al momento dello scritto e sarà riportata in calce alla pubblicazione su Elly degli esiti. Chi non si presenterà sarà considerato non voler sostenere l’orale, a meno che non contatti preventivamente la docente. Successivamente a tale data, i voti verranno pubblicati sul sistema ESSE3.
Gli studenti potranno visionare l’esame, previo appuntamento con il docente.
Prove parziali in itinere:
Durante lo svolgimento del corso gli studenti potranno sostenere tre prove parziali, al termine dello svolgimento di ciascuno dei seguenti argomenti: meccanica, fluidi+termodinamica, elettromagnetismo+ottica. Le date verranno pubblicate sulla piattaforma Elly, sulla quale verrà aperta l’iscrizione alla prova. Anche in questo caso si tratterà di 3 problemi e 3 domande con risposta multipla obbligatoriamente da giustificare.
Regole per le prove parziali:
- Verranno assegnati voti dal 15 in su. Al di sotto del 15, viene assegnato semplicemente «insufficente».
- Se verrà preso «insufficiente» anche in una sola prova, non si potrà essere esonerati dall’esame.
- Si dovrà prendere un voto superiore al 18 almeno in due prove su tre per essere esonerati dall’esame.
- Lo studente per cui la media dei tre voti supererà il 18 sarà esonerato dal sostenere l’esame e il suo voto medio potrà essere verbalizzato al primo appello disponibile (che rispetti la propedeuticità con matematica), previa iscrizione su ESSE3.
- Lo studente per cui la media dei tre voti sarà inferiore a 18 dovrà sostenere anche una prova orale per superare l’esame.
Il risultato di ogni prova verrà caricato su Elly. Insieme al risultato dell’ultima prova, il docente indicherà la media dei voti delle tre prove e se lo studente ha ottenuto l’esonero dall’esame oppure no.
Anche in caso di esito positivo, lo studente se vuole potrà tentare di migliorare il voto sostenendo un breve orale.
Valutazione diagnostica:
All’inizio del corso verrà somministrato un test di accertamento dei debiti formativi. Tale test consterà di 10 domande a risposta multipla e si considererà superato se si sarà risposto correttamente ad almeno 6 domande. Gli studenti che saranno assenti o non supereranno il test, dovranno seguire obbligatoriamente le ore di esercitazione del progetto IDEA e dovranno sostenere un secondo test di verifica alla fine del corso. Coloro che non supereranno nemmeno tale test di verifica, dovranno obbligatoriamente sostenere un breve orale dopo aver superato la prova scritta d’appello.
Altre informazioni
Il corso partecipa al Progetto IDEA, usufruendo dell'aiuto di un docente di scuola superiore. Tale progetto consiste in due ore aggiuntive pomeridiane a disposizione degli studenti, finalizzate sia al recupero dei contenuti che ad approfondire la parte di esercitazioni e problemi. Il docente IDEA si coordinerà col docente del corso per quanto riguarda gli argomenti da affrontare e la tipologia degli esercizi. Il progetto IDEA si rivolge ed è consigliato a tutti gli iscritti al corso, ma è obbligatorio per chi, dal test di accertamento dei debiti, è risultato avere un debito formativo in Fisica.
