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Corso di Fisica per il corso di laurea in
Scienze Biologiche - CTF (6 CFU)
Docente: Daniele Chiriu Ricevimento: Mar e Mer 14:30-16:30 email: [email protected] Stanza MC5 Dipartimento di Fisica (0706754827) Cittadella Universitaria di Monserrato
Testi consigliati: PRINCIPI di FISICA, Serway et al., Edises V edizione
Fisica, Giancoli, C.E. Ambrosiana Fondamenti di Fisica, Halliday, Resnick, Walker, C.E. Ambrosiana
Fondamenti di Fisica, Walker, Zanichelli Qualunque testo di Fisica generale di livello universitario
http://www2.unica.it/biologia/it people.unica.it/danielechiriu
Cosa accomuna
queste foto?
MATEMATICA
Fisica
Chimica
Biologia
Statistica Economia
La Fisica alla base della piramide…
• Lo studente deve apprendere le nozioni di
base della fisica classica per saper
interpretare secondo il metodo scientifico
razionale (galileiano) basilari e semplici
fenomeni naturali fondamentali, sapendo
dare una descrizione quantitativa di alcune
semplici situazioni concrete.
• Sviluppo delle capacita' di problem
solving. Basilari nozioni sulll'effettuazione
di misure e problematiche ad esse correlate
• Il corso di fisica stimola le capacità critiche
mediante lo svolgimento di un ampio
numero di esercizi su tutti gli argomenti
trattati, cercando di insegnare un approccio
ai problemi generale e logico.
Obiettivi del corso
Programma
Meccanica di un punto materiale: Cinematica, Dinamica
Meccanica dei fluidi
Termodinamica
Elettricità
Magnetismo
Fenomeni ondulatori
Formulazione matematica delle leggi fisiche
amF
Tm
Q
m
Cc
a
II
l
F
2
210
Come prepararsi per
l’ESAME
Come prepararsi all’esame…
Nozioni di matematica utilizzate
Livello non avanzato (scuola media superiore, fatta pero' bene !!)
• Algebra elementare (manipolazione e operazioni con monomi e polinomi)
• Equazioni di primo e secondo grado
• Elementi di geometria analitica e trigonometria
• Nozioni elementari di analisi matematica:
Concetto di funzione e sua rappresentazione grafica,
Calcolo di semplici derivate e integrali
Prova d’esame
DURANTE IL CORSO: 2 scritti parziali: ~10 esercizi e quesiti a risposta multipla +2
eserc. numerici con spiegazione teoria. Orale (opzionale e solo dopo scritto): a
discrezione del docente (delucidazioni su quesiti scritto)
• primo scritto argomenti di massima (prima di Natale): Grandezze fisiche, Meccanica
punto, Fluidi e Termodinamica
• secondo scritto (seconda metà Gennaio): Onde, Ottica, Elettromagnetismo, Circuiti.
ESAME GENERALE: SCRITTO e ORALE
Date Esame generale (date da definire!):20 GEN e 25 FEB , 24 GIU, 15 LUG, 23 SET.
Iscrizioni: tramite sito web Esse3 universita'.
Grandezze fisiche
Definizione operativa: a) unità di misura
b) criterio di confronto
c) operazione di somma e differenza
Grandezze fondamentali e derivate – Sistemi di unità di misura
C.G.S.: lunghezza [L], massa [M], tempo [T]
centimetro, grammo, secondo
M.K.S.: lunghezza [L], massa [M], tempo [T]
metro, chilogrammo, secondo
MKS + Kelvin [K] (Temperatura)
&
Ampere [I] (Intensità di corrente) = S.I.
Accessibilità ed invariabilità dei campioni
Il metro è la lunghezza percorsa dalla luce nel vuoto in un
intervallo di tempo 1/(299792458) s.
Un anno luce 9.5x1015 m
Raggio medio della Terra 6.4x106 m
campo di calcio 9.1x101 m
Mosca domestica 5.0x10-3 m
Diametro di un protone 1.0x10-15 m
Pt - Ir
1 m
Un secondo è pari a 9192631770 volte il periodo di
oscillazione della radiazione dell’atomo di Cs133
Età della Terra 1.3x1017 s
Un anno 3.2x107 s
Un giorno 8.6x104 s
T (=550 nm) 2x10-15 s
the scale of the universe
Il chilogrammo è la massa del campione di massa,
un cilindro di Pt-Ir
Terra 6x1024 kg
Uomo 7.5x101 kg
Atomo di H 1.67x10-27 kg
Pt - Ir
Analisi dimensionale e omogeneità delle equazioni
U = mgh [U] = [ML2T-2]
[mgh] = [MLT-2L]=[ML2T-2]
Grandezze adimensionali: prive di dimensioni (es. densità relativa)
Grandezze scalari: modulo (es. il tempo, la massa,la temperatura)
Grandezze vettoriali: modulo, direzione e verso (es. velocità, forza)
Verifica dimensionale
di un’equazione
Conversione delle unità di misura
Es: un corpo percorre 5 m in 4 minuti, v = spazio / tempo = ?
S.I.: v = 5/240 = 0.021 m/s C.G.S.: v = 500/240 = 2.1 cm/s
v = spazio / tempo [v] = [LT-1] S.I: m/s
C.G.S.: cm/s
Sistema di riferimento: cartesiano (x, y, z)
ad ogni punto P nello spazio si può associare una terna di numeri
un vettore si rappresenta mediante un segmento orientato
P
xp
yp
O
zp
Algebra vettoriale
Somma e differenza di vettori: a + b = c
modulo, direzione e verso
A punto di applicazione A
B v
a
b
c
a c
-b
metodo grafico: regola del parallelogramma
Il vettore opposto: b + (-b) = 0
b
-b
Proprietà della somma:
a + b = b + a (commutativa)
(a + b) + c = a + (b + c) (associativa)
a c
b
a = c - b
risultante
Scomposizione di un vettore
vx = v cos
vy = v sin
v = (vx2+vy
2)
v = vx+vy = vxi + vyj
i, j e k versori (vettori unitari)
a = b ax=bx; ay=by; az=bz
a = -b ax=-bx; ay=-by; az=-bz
c = a + b cx=ax+bx; cy=ay+by; cz=az+bz
O x
y
vx
vy
Prodotto di un vettore per uno scalare: b = k a
a
b k = 4
Nel piano
Nello spazio
vx = vxi vy = vyj
scomposizione
Prodotto scalare tra 2 vettori: a x b = ab cos
proprietà. commutativa a x b = b x a
proprietà. distributiva (a + b) x c = (a x c) + (b x c)
Prodotto vettoriale tra 2 vettori: a b = c
modulo c =ab sen
direzione e verso: regola della mano destra
Non gode della proprietà commutativa
(a b) = - (b a);
se b a a x b = b x a = 0 da cui (a b) x a = (b a) x a = 0
a
b
c
Prodotto tra 2 vettori
a
b