PRINCIPI DI INFORMATICA MATEMATICA E FISICA APPLICATI ALLE BIOTECNOLOGIE A - LModulo FISICA APPLICATA ALLE BIOTECNOLOGIE
Anno accademico 2022/2023 - Docente: GIUSEPPE GABRIELE RAPISARDARisultati di apprendimento attesi
Lo studente è tenuto a raggiungere i seguenti obiettivi formativi:
- saper applicare opportunamente le nozioni riguardanti le grandezze fisiche e l' analisi dimensionale;
- saper applicare il calcolo vettoriale nella risoluzione dei problemi fisici del mondo circostante;
- saper risolvere quesiti inerenti a problematiche di cinematica, statica e dinamica del punto materiale e del corpo rigido;
- saper applicare le conoscenze di fluidostatica e fluidodinamica a problemi reali;
- saper applicare i concetti fondamentali di termodinamica, quali calore e rendimento di macchine termodinamiche.
- saper applicare i concetti fondamentali relativi all'elettromagnetismo
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
La modalità di insegnamento è generalmente quella più congeniale all'insegnamento di Fisica per il CDL in Biotecnologie. In particolare, la lezione verrà svolta con l'ausilio di slides per approfondimenti su taluni specifici argomenti. Inoltre verranno utilizzati files multimediali (video e/o audio) per agevolare la comprensione di alcuni argomenti. Oltre a ciò viene privilegiato l'insegnamento in "cooperative learning". Verranno anche presi in considerazione momenti di brainstorming (principalmente per risoluzione di esercizi sottoposti dal docente) e di flipped-classroom in cui gli studenti verranno chiamati direttamente in causa per spiegare o llustrare esercizi o argomenti teorici.
Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.
Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA: A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del dipartimento.
Prerequisiti richiesti
Si richiedono i seguenti prerequisiti:
- abilità nel calcolo algebrico;
- dimestichezza con il calcolo differenziale;
- conoscenza della trigonometria;
- conoscenza delle principali leggi geometriche;
- dimestichezza con lo studio di funzioni matematiche
Frequenza lezioni
Contenuti del corso
1) Grandezze Fisiche
Le grandezze in fisica-Unità di misura e sistema internazionale-Dimensioni e calcolo dimensionale-Errori di misura
2) Calcolo vettoriale
Sistemi di riferimento e sistema di coordinate; I vettori come entità geometriche; I vettori in fisica e loro utilizzo nello spazio fisico bidimensionale e tridimensionale; Grandezze vettoriali e grandezze scalari; I vettori nel piano e loro scomposizione per componenti; Versori; Somma tra vettori; Prodotto scalare e prodotto vettoriale tra vettori; Moltiplicazione di uno scalare per un vettore; Applicazioni
3) Cinematica
Vettore spostamento, velocità istantanea e velocità media; Moto nello spazio fisico e moto rettilineo uniforme; Legge oraria del moto; Vettore accelerazione istantanea e media; Moto uniformemente accelerato e sua legge oraria; Moto di caduta del grave; Combinazione di moti: il moto parabolico; Moto circolare uniforme; Accelerazione Centripeta; Applicazioni
4) Dinamica
Il concetto di forza in fisica; leggi del moto e formulazione newtoniana della dinamica classica; Sistemi di riferimento inerziali e non inerziali; La Forza come vettore: statica del punto materiale; Forza peso; Forza d’attrito; Lavoro svolto da una forza; Forze conservative; Forze elastiche e legge di Hooke; Il pendolo semplice; Energia cinetica e teorema dell’energia cinetica; Forza gravitazionale; Energia potenziale; Energia meccanica e principio di conservazione dell’energia meccanica; Il piano inclinato e la statica per un sistema meccanico in presenza ed in assenza di forze di attrito; Condizione di equilibrio meccanico; Quantità di moto e principio di conservazione della quantità di moto; Moto rotatorio e cinematica rotazionale; Energia cinetica di rotazione; il corpo rigido e condizione di equilibrio meccanico e dinamica del corpo rigido.
5) Dinamica dei fluidi ideali
Fluidi; Pressione e densità nei fluidi; Fluidostatica; Legge di Stevino; principio di Pascal; principio di Archimede; Applicazioni; Dinamica dei fluidi ideali; Linee di flusso e tubi di flusso; Portata volumica e conservazione della portata volumica; Fluidodinamica e derivazione dell’equazione di Bernoulli; Applicazioni
6) Termodinamica
Sistemi termodinamici e sistemi in contatto termico; Equilibrio termodinamico; Temperature e calore; Principio zero della termodinamica; Dilatazione lineare e volumica: applicazioni; Capacità termica e calore specifico; Temperatura di equilibrio; Calore latente; Trasformazioni termodinamiche; Lavoro, calore ed energia interna; Primo principio della termodinamica; Lavoro e calore nelle trasformazioni termodinamiche; I gas perfetti; Trasformazioni isoterma e isobara; Calore specifico molare; Relazione di Mayer; Trasformazioni adiabatiche; Macchine termiche; Rendimento; Enunciati del secondo principio della termodinamica; La funzione di stato entropia
7) Elettromagnetismo
Cariche elettriche e legge di Coulomb; Campi elettrici e sorgenti del campo elettrico; Legge di Gauss; Potenziale Elettrico ed energia potenziale; Capacità e condensatori; Corrente e leggi di Ohm; Campi magnetici e sorgenti; Campi magnetici variabili nel tempo; Introduzione alle leggi di Maxwell; Onde elettromagnetiche e proprietà; Applicazioni
Testi di riferimento
1. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker "Fondamenti di Fisica" (2015) Casa Ed. Ambrosiana;
2. Mazzoldi, Nigro, Voci: “Elementi di Fisica Vol. 1 – Meccanica e Termodinamica. Seconda edizione.” (EdiSES)
3. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker "Fundamental of Physics" Casa Ed. Ambrosiana
Programmazione del corso
Argomenti | Riferimenti testi | |
---|---|---|
1 | Analisi dimensionale, Calcolo vettoriale | D. Halliday, R. Resnick, J. Walker "Fondamenti di Fisica" (2015) Casa Ed. Ambrosiana; |
2 | Cinematica del punto materiale | D. Halliday, R. Resnick, J. Walker "Fondamenti di Fisica" (2015) Casa Ed. Ambrosiana; |
3 | Dinamica del punto materiale e applicazioni | D. Halliday, R. Resnick, J. Walker "Fondamenti di Fisica" (2015) Casa Ed. Ambrosiana; |
4 | Statica e dinamica del corpo rigido | D. Halliday, R. Resnick, J. Walker "Fondamenti di Fisica" (2015) Casa Ed. Ambrosiana; |
5 | Statica e dinamica dei fludi | D. Halliday, R. Resnick, J. Walker "Fondamenti di Fisica" (2015) Casa Ed. Ambrosiana; |
6 | Termodinamica | D. Halliday, R. Resnick, J. Walker "Fondamenti di Fisica" (2015) Casa Ed. Ambrosiana; |
7 | Elettromagnetismo e onde elettromagnetiche | D. Halliday, R. Resnick, J. Walker "Fondamenti di Fisica" (2015) Casa Ed. Ambrosiana; |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
- Discutere dei principi di conservazione dell'energia meccanica, della quantità di moto e del momento angolare;
- Trattare i principi della termodinamica con le dovute applicazioni;
- Equazione di Bernoulli per un fluido ideale e applicazioni;
- Descrivere la fenomenologia relativa a campi elettrici e magnetici