Corso di Laurea in Scienze e tecnologie agrarie - STA

Il corso intende fornire gli elementi necessari per la comprensione dei principali fenomeni fisici e delle leggi che li regolano. Si approfondiranno maggiormente gli aspetti di base considerati utili per la comprensione degli argomenti che lo studente incontrerà nel proseguimento dei suoi studi. La trattazione formale sarà integrata con la presentazione di applicazioni a casi concreti, con particolare riferimento al settore agro-forestale quando possibile.

Il 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.

Lo studente apprenderà, inoltre, le metodologie per analizzare un semplice problema e per giungere alla definizione di adeguate strategie di soluzione.

Il corso consiste di 60 ore di lezioni frontali durante le  quali vengono trattati tutti gli argomenti in programma. Per favorire la comprensione i concetti presentati vengono applicati alla risoluzione di esercizi di cui si illustra in dettaglio lo svolgimento. Per le lezioni frontali la docente si avvale di presentazioni e slide disponibili  sulla piattaforma e-learning Moodle.

L'apprendimento viene verificato costantemente durante tutto il corso attraverso domande a scelta multipla commentate con gli studenti ed esercizi svolti dagli studenti in aula.  Sono inoltre previsti, a metà e al termine del corso, due test con struttura simile alla prova scritta d'esame. Tali test, il cui esito non ha alcun peso sulla valutazione finale, consentiranno agli studenti di verificare il proprio grado di apprendimento e di comprendere appieno le modalità della prova scritta d'esame. 

L'esame finale consiste in una prova scritta e una prova orale facoltativa. La prova scritta è costituita da un test con 15 domande a risposta multipla e  4  esercizi di cui verrà valutato l'intero svolgimento. Solo gli studenti che avranno superato la prova scritta con votazione minima di 18/30 potranno richiedere di sostenere il colloquio orale (facoltativo). In tal caso il voto finale sarà la media aritmetica delle votazioni ottenute nelle due prove, orale e scritta, con arrotondamento all'intero più vicino.

• Per ogni argomento in programma vengono resi disponibili sulla piattaforma e-learning Moodle test di autovalutazione costituiti da domande a scelta multipla.

• Sono previste sessioni di tutorato (circa 20 ore, facoltative) in cui gli studenti vengono aiutati nel risolvere gli esercizi proposti al termine di ogni macro-argomento del programma.

Tutti gli argomenti del programma afferiscono all'area delle conoscenze propedeutiche.

1. Grandezze fisiche e unità di misura

Grandezze fisiche fondamentali e derivate. Unità di misura. Il sistema internazionale. Analisi dimensionale.  Conversione di unità di misura. Notazione scientifica. Calcoli di ordini di grandezza.

2. Grandezze scalari e vettoriali

Grandezze scalari. Grandezze vettoriali. Uguaglianza di due vettori. Somma e differenza di vettori. Versori. Componenti di un vettore.  Moltiplicazione di un vettore per uno scalare. Prodotto scalare e prodotto vettoriale. 

3. Cinematica

Sistema di riferimento. Posizione, traiettoria. Velocità media e istantanea. Accelerazione media, istantanea, tangenziale e radiale. Diagramma del moto. Moto unidimensionale. Moto rettilineo,  moto uniforme, moto uniformemente accelerato. Caduta di un grave.  Moto in due dimensioni. Moto parabolico. Moto periodico, periodo e frequenza. Moto armonico semplice. Moto circolare uniforme.  Posizione, velocità e accelerazione angolare; relazioni fra grandezze rotazionali e traslazionali.

4. Dinamica: forze e leggi di Newton

Concetto di forza. Le tre leggi di Newton. Forza gravitazionale. Differenza tra massa e peso. Condizione di equilibrio traslazionale. Reazioni vincolari.  Forza centripeta e centrifuga. Forza elastica. Attrito statico e  dinamico. 

5. Dinamica: lavoro ed energia

Lavoro meccanico. Energia cinetica e teorema dell’energia cinetica. Forze conservative e energia  potenziale. Energia meccanica e sua conservazione. Lavoro delle forze non conservative. Potenza.

6. Quantità di moto e urti

Impulso di una forza e quantità di moto. Sistemi isolati e conservazione della quantità di moto. Urti elastici ed anelastici in una dimensione.

7. Corpi rigidi in rotazione e statica

Energia cinetica rotazionale. Momento d'inerzia. Momento di una forza. Condizioni di equilibrio di un  corpo rigido. Baricentro. Esempi di corpi rigidi in equilibrio statico. Momento angolare e sua conservazione.

8. Meccanica dei fluidi: idrostatica

Densità. Pressione. Principio di Pascal. Pressione idrostatica e legge di Stevino. Legge di Archimede e galleggiamento.

9. Meccanica dei fluidi: fluidodinamica

Fluidi ideali. Portata di un fluido. Equazione di continuità. Equazione di Bernoulli e sue applicazioni.

Fluidi reali. Viscosità. Resistenza idrodinamica. Flusso laminare e turbolento. Forza di attrito viscoso e legge di Stokes. Sedimentazione. Centrifugazione.

10. Temperatura e gas perfetti

Temperatura ed equilibrio termico. Descrizione macroscopica dei gas perfetti e loro equazione di stato.  Miscele di gas. Pressione parziale. Equilibrio gas-liquido. Legge di Henry.

11. Calorimetria e termodinamica

Calore. Capacità termica e calore specifico. Cambiamenti di fase e calore latente. Meccanismi di trasmissione del calore: convezione, conduzione ed irraggiamento.

Lavoro in una trasformazione termodinamica. Energia interna. Il primo principio della termodinamica. Trasformazioni termodinamiche: trasformazione isobara, isocora, isotermica ed adiabatica.

Macchine termiche e il secondo principio della termodinamica. Rendimento termodinamico. Processi reversibili ed irreversibili. Macchine frigorifere.

12. Elettricità e magnetismo

Carica elettrica, legge di Coulomb. Campo elettrico. Energia potenziale elettrostatica, potenziale elettrico e differenza di potenziale.

Corrente elettrica. Resistenza elettrica e prima legge di Ohm. Resistività e seconda legge di Ohm. Circuiti elettrici in corrente continua e in corrente alternata. Potenza nei circuiti elettrici. Effetto Joule.  Resistenze in serie e parallelo. Capacità  elettrica e condensatori. Condensatori in serie e parallelo. Energia immagazzinata in un condensatore. Circuiti RC.

Campo magnetico. Forza di Lorentz. Spettrometro di massa.  Forza magnetica su un filo percorso da corrente. Campi magnetici prodotti da correnti: filo rettilineo, spira e solenoide. Flusso del campo magnetico. Legge di Faraday-Lenz.

13. Onde meccaniche e suono

Caratteristiche di un’onda: frequenza, periodo, lunghezza d’onda, velocità. Onde longitudinali e trasversali. Onde acustiche, infrasuoni, suoni e ultrasuoni.

14. Onde elettromagnetiche

Caratteristiche principali delle onde elettromagnetiche.  Spettro elettromagnetico. Natura corpuscolare delle onde  elettromagnetiche; il fotone.

Serway - Jewett: Principi di Fisica, EdiSES Editore, Napoli

Walker: Fondamenti di Fisica, Pearson

Lucidi delle lezioni, esercizi ed altro materiale disponibile sulla piattaforma e-learnig Moodle