Corso di Fisica per il corso di laurea in Scienze Biologiche - CTF (6 CFU)

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Massimo Colli
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1 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 daniele.chiriu@dsf.unica.it Stanza MC5 Dipartimento di Fisica ( ) 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 people.unica.it/danielechiriu

6 Cosa accomuna queste foto?

7 La Fisica alla base della piramide Biologia Chimica Fisica Statistica MATEMATICA Economia

Obiettivi del corso Lo studente deve apprendere le nozioni di base della fisica classica per saper interpretare secondo il metodo scientifico razionale (galileiano) basilari e semplici fenomeni

8 Obiettivi del corso 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.

9 Programma Meccanica di un punto materiale: Cinematica, Dinamica Meccanica dei fluidi Termodinamica Elettricità Magnetismo Fenomeni ondulatori Come prepararsi per l ESAME Formulazione matematica delle leggi fisiche F ma c C m Q m T F l I 0 1 I 2 a 2

10 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'.

11 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.

12 Accessibilità ed invariabilità dei campioni Il metro è la lunghezza percorsa dalla luce nel vuoto in un intervallo di tempo 1/( ) s. Un anno luce Raggio medio della Terra campo di calcio Mosca domestica Diametro di un protone 9.5x10 15 m 6.4x10 6 m 9.1x10 1 m 5.0x10-3 m 1.0x10-15 m Pt - Ir 1 m

Un secondo è pari a 9192631770 volte il periodo di oscillazione della radiazione dell atomo di Cs 133 Età

13 Un secondo è pari a volte il periodo di oscillazione della radiazione dell atomo di Cs 133 Età della Terra 1.3x10 17 s Un anno 3.2x10 7 s Un giorno 8.6x10 4 s T ( =550 nm) 2x10-15 s the scale of the universe

14 Il chilogrammo è la massa del campione di massa, un cilindro di Pt-Ir Pt - Ir Terra Uomo Atomo di H 6x10 24 kg 7.5x10 1 kg 1.67x10-27 kg

15 Analisi dimensionale e omogeneità delle equazioni v = spazio / tempo [v] = [LT -1 ] S.I: m/s C.G.S.: cm/s Verifica dimensionale di un equazione Conversione delle unità di misura U = mgh [U] = [ML 2 T -2 ] [mgh] = [MLT -2 L]=[ML 2 T -2 ] Es: un corpo percorre 5 m in 4 minuti, v = spazio / tempo =? S.I.: v = 5/240 = m/s C.G.S.: v = 500/240 = 2.1 cm/s 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)

16 Sistema di riferimento: cartesiano (x, y, z) ad ogni punto P nello spazio si può associare una terna di numeri z p P y p x p O un vettore si rappresenta mediante un segmento orientato

17 Algebra vettoriale A v B modulo, direzione e verso A punto di applicazione Somma e differenza di vettori: a + b = c b a c metodo grafico: regola del parallelogramma Proprietà della somma: a + b = b + a (commutativa) (a + b) + c = a + (b + c) (associativa) a c b Il vettore opposto: b + (-b) = 0 b a c -b risultante a = c - b -b

18 Scomposizione di un vettore scomposizione v y y Nel piano v x = v cos v y = v sin v = (v x2 +v y2 ) O x v x = v x i v y = v y j v x v = v x +v y = v x i + v y j Nello spazio i, j e k versori (vettori unitari) a = b a x =b x ; a y =b y ; a z =b z a = -b a x =-b x ; a y =-b y ; a z =-b z c = a + b c x =a x +b x ; c y =a y +b y ; c z =a z +b z Prodotto di un vettore per uno scalare: b = k a a b k = 4

19 Prodotto tra 2 vettori b 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 a 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 c b a

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