- Oggetto:
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Fisica (Anno Accademico 2013/2014)
- Oggetto:
PHYSICS
- Oggetto:
Anno accademico 2013/2014
- Codice dell'attività didattica
- AGR0051
- Docente
- Dott. Lena Ulrika MAGNEA (Contratto)
- Corso di studi
- [f001-c711] L - Scienze forestali e ambientali
[f001-c717] L - Scienze e tecnologie agrarie - Anno
- 1° anno
- Tipologia
- A - Di base
- Crediti/Valenza
- 6
- SSD dell'attività didattica
- FIS/01 - fisica sperimentale
- Modalità di erogazione
- Tradizionale
- Lingua di insegnamento
- Italiano
- Modalità di frequenza
- Facoltativa
- Tipologia d'esame
- Scritto ed orale
- Modalità d'esame
- Esame scritto, con orale facoltativo.
- Prerequisiti
- Nessuno / None
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Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
Vengono forniti alcuni elementi di base per la comprensione dei fenomeni fisici appartenenti sia ai processi naturali che alle principali applicazioni tecnologiche, con particolare riferimento al settore agro-forestale quando possibile. Lo studio viene articolato in modo da sviluppare le capacità di formalizzazione matematica dei fenomeni fisici. Il corso viene svolto con particolari riferimenti applicativi, aggiungendo all’aspetto formale l’applicazione ai casi concreti.
The course provides some of the basic elements for the understanding of natural physical phenomena as well as technological applications with particular reference to the agro-forestry sector whenever possible. The study aims at developing skills relating to the mathematical formulation of physical phenomena. The course is carried out with particular reference to applications, adding to the formal aspects the application to concrete cases.
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Risultati dell'apprendimento attesi
Questo corso fornisce allo studente le basi del metodo scientifico che sono comuni a tutte le discipline sperimentali, assieme ad una scelta significativa di argomenti della fisica classica, presentati anche mediante esperienze di vita quotidiana. Sarà dato ampio spazio ai processi elementari della meccanica, della dinamica dei fluidi e della termodinamica.
This course provides the student with the basis of the scientific method common to all experimental disciplines, together with a significant choice of topics in classical physics, including examples from everyday life. Ample space will be given to the elementary laws of mechanics, fluid dynamics and thermodynamics.
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Modalità di verifica dell'apprendimento
Esercizi svolti dal docente in aula (totale 20 ore sulle 60 del corso), esercizi svolti dagli studenti insieme al tutore (totale 20 ore facoltative), compiti da svolgere a casa.
Exercises carried out by the professor in class (totalling 20 hours out of 60), exercises carried out by the students together with a tutor (optional; totalling 20 hours), homework.
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Programma
Tutti gli argomenti del programma appartengono all'area delle conoscenze propedeutiche.
Grandezze fisiche. Grandezze scalari. Unità di misura. Grandezze fondamentali e le loro definizioni. Il sistema SI. Notazione scientifica. Analisi dimensionale. Cambiamento dell’unità. Ordine di grandezza. Errori di misura, propagazione degli errori. Cifre significative e arrotondamento.
Grandezze vettoriali. Sistema di coordinate cartesiani e polari. Componenti di un vettore e versori. Operazioni algebriche sui vettori. Prodotto scalare e vettoriale.
(4 ore di teoria + 2 ore di esercizi svolti in aula)
Cinematica. Moto rettilineo uniforme. Posizione e spostamento. Diagramma
posizione–tempo. Velocità media ed istantanea.
Moto uniformemente accelerato. Diagramma velocità-tempo ed accelerazione-tempo. Accelerazione media ed istantanea.
Moto in due dimensioni. Natura vettoriale della posizione, velocità ed accelerazione. Moto circolare uniforme. Accelerazione centripeta e tangenziale. Velocità angolare, periodo e frequenza. Moto del proiettile. Altezza massima e gittata.
(8 + 4 ore)
Dinamica. Definizione di forza. Leggi fondamentali della dinamica: Principio d’inerzia. Sistemi di riferimento inerziali. Seconda legge di Newton e risultante di forze. Peso e massa. Forze di attrito; attrito statico e dinamico. Principio di azione e reazione. Forze centripete e reazioni centrifughe.
Forze elastiche e legge di Hooke. Corpi rigidi e baricentro. Momento di una forza. Coppia di forze.
Lavoro di una forza. Energia cinetica. Energia potenziale. Principio di conservazione dell’energia. Concetto di potenza e rendimento.
Dinamica dei sistemi. Impulso di una forza e quantità di moto; principio di conservazione della quantità di moto. Urti elastici.
(10 + 6 ore)
Meccanica dei fluidi. Proprietà dei fluidi.
Idrostatica: Fluido in quiete. Densità e peso specifico. Pressione; unità di misura della pressione. Legge di Stevino. I manometri. Principio di Pascal e principio di Archimede. Galleggiamento dei corpi.
Idrodinamica: Fluido ideale. Regime di moto dei fluidi, moto stazionario. Portata di un fluido. Equazione di conitinuità. Teorema di Bernoulli.Venturimetro.
Fluidi reali. Viscosità. Resistenza viscosa e sedimentazione. Diffusione e legge di Fick. Osmosi. Forze di coesione. Tensione superficiale. Pressione di contrattilità. Capillarità. Innalzamento capillare e legge di Jurin.
(10 + 4 ore)
Gas e termodinamica. Gas: Scale di temperatura. Leggi di Boyle-Mariotte e di Gay-Lussac. L’equazione di stato dei gas perfetti. Legge di Avogadro. Proprietà macroscopiche e microscopiche dei gas. Definizione di gas perfetto.
I gas reali ed equazione di van der Waals. Transizioni di fase. Vapori e gas propri. Tensione massima e umidità relativa.
Termodinamica: Definizione di caloria. Capacità termica, calore molare e specifico. Energia interna. Principio di conservazione di energia generalizzato. Meccanismi di trasmissione del calore: convezione, conduzione ed irraggiamento.
Lavoro e il primo principio della termodinamica. Funzione di stato. Trasformazioni termodinamiche: trasformazione isobarica, isocora, isotermica ed adiabatica. Processo ciclico.
Il secondo principio della termodinamica. Frigoriferi e macchine termiche. Cicli termodinamici. Il ciclo di Carnot. Rendimento termodinamico. Processi reversibili ed irreversibili. Entropia.
Transizioni di fase. Calore latente. Valore energetico degli alimenti.
(8 ore di teoria + 4 ore di esercizi)
The entire program is preparatory.
Physical quantities. Scalars. Units of measurement. Fundamental quantities and their definitions. The international System of units (SI system). Scientific notation. Dimensional analysis. Change of units. Order of magnitude. Measurement errors, error propagation. Significant figures and rounding-off.
Vector quantities. Cartesian and polar coordinate systems. Components of a vector and unit vectors. Algebraic operations on vectors. Scalar product and vector product.
(4 hours of theory + 2 hours of exercises done in class)
Kinematics. Rectilinear motion. Position and displacement. Graph of position vs. time. Average and instantaneous velocity.Uniformly accelerated motion. Graphs of velocity vs. time and acceleration vs. time. Average and instantaneous acceleration.
Motion in two dimensions. The vectorial nature of position, velocity and acceleration. Uniform circular motion. Centripetal and tangential acceleration. Angular velocity, period and frequency. The motion of a projectile. Maximum height and range.
(8 + 4 hours)
Dynamics. The definition of force. Fundamental laws of dynamics: The principle of inertia. Inertial reference systems. Newton's second law and resultant forces. Weight and mass. Frictional forces, static and dynamic friction. Principle of action and reaction. Centripetal and centrifugal forces.
Elastic forces and Hooke's law. Rigid body and center of gravity. Torque. Force couples.
Work of a force. Kinetic energy. Potential energy. Principle of conservation of energy. Concept of power and efficiency.
System dynamics. Impulse of a force and momentum; principle of conservation of momentum. Elastic collisions.
(10 + 6 hours)
Fluid Mechanics. Properties of fluids.
Hydrostatics: Fluid at rest. Density and specific weight. Pressure; pressure units. Stevin's law. Pressure gauges. Pascal's principle and Archimedes' principle. Floating bodies.
Hydrodynamics: Perfect fluid. Flow regimes, stationary flow. Discharge (flow rate) of a fluid. Continuity equation. Bernoulli’s theorem. Venturi tube.
Real fluids. Viscosity. Viscous resistance and sedimentation. Diffusion and Fick's law. Osmosis. Cohesion forces. Surface tension. Contraction pressure. Capillarity. Capillary rise and Jurin's law.
(10 + 4 hours)
Gases and thermodynamics. Gases: Temperature scales. Boyle’s law and Gay-Lussac’s laws. The ideal gas law. Avogadro's law. Microscopic and macroscopic properties of gases. Definition of an ideal gas.
Real gases and the van der Waals equation. Phase transitions. Gases and vapors. Saturation vapor pressure and relative humidity.
Thermodynamics : Definition of calorie. Heat capacity, specific and molar heat. Internal energy. Generalized principle of conservation of energy. Mechanisms of heat transfer: convection, conduction and radiation.
Work and the first law of thermodynamics. State function. Thermodynamic processes: isobaric, isochoric, isothermal and adiabatic processes. Cyclical processes.
The second law of thermodynamics. Refrigerators and heat engines. Thermodynamic cycles. The Carnot cycle. Thermodynamic efficiency. Reversible and irreversible processes. Entropy.
Phase transitions. Latent heat. The energy content of food.
(8 hours of theory + 4 hours of exercises )
Testi consigliati e bibliografia
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Uno dei seguenti libri di testo può servire allo studente:
E. Ragozzini, “Elementi di fisica” (ed. EdiSES)
J. W. Jewett e R. A. Serway, “Principi di fisica” (ed. EdiSES)
D. Halliday, R. Resnick e J. Walker, “Fondamenti di fisica” (ed. Ambrosiana)
One of the following text books will be useful for the student:
E. Ragozzini, “Elementi di fisica” (ed. EdiSES)
J. W. Jewett e R. A. Serway, “Principi di fisica” (ed. EdiSES)
D. Halliday, R. Resnick e J. Walker, “Fondamenti di fisica” (ed. Ambrosiana)
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Note
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