Docente/i: Daniele Bajoni  

Denominazione del corso: Fisica I
Codice del corso: 501080
Corso di laurea: Bioingegneria
Settore scientifico disciplinare: FIS/01
L'insegnamento costituisce attività di base per: Bioingegneria
Crediti formativi: CFU 9
Sito web del corso: http://www.unipv.it/fis/fisica1bioing

Obiettivi formativi specifici

Il corso si propone di insegnare le basi di meccanica e cinematica dei punti materiali, e di introdurre concetti fondamentali quali lavoro, energia e risonanza. Tali concetti sono propedeutici per trattare, nella seconda parte del corso, la meccanica dei corpi estesi, elementi di meccanica dei fluidi e di termodinamica. Lo scopo del corso é di fornire agli studenti gli strumenti elementari necessari per la corretta comprensione, durante la continuazione del corso di studi, dei complessi fenomeni che regolano i processi biofisici.

Programma del corso

Il corso si propone di fornire agli studenti nozioni elementari di meccanica dei punti e dei corpi rigidi, di meccanica dei fluidi, delle proprietà dei gas ideali nonchè di elementi di termodinamica. Il corso privilegia, insieme alla conoscenza dei concetti di base, l'uso di tecniche algebriche ed analitiche.

Meccanica del punto materiale

• Cinematica scalare e vettoriale. Velocità e accelerazione.
• Quantità di moto. Impulso della forza, Teorema dell'impulso, Conservazione della quantità di moto. Forza peso. Forza elastica. Reazioni vincolari. Forze d'attrito.
• Lavoro ed energia cinetica, teorema dell'energia cinetica. Forze conservative ed energia potenziale, conservazione dell'energia meccanica. Bilancio energetico con forze dissipative.
• Momento angolare. Teorema del momento angolare. Forze centrali.
• Moto armonico. Pendolo e Oscillazioni.
• Sistemi di punti materiali. Forze interne ed esterne. Centro di massa di sistemi di punti materiali, moto del centro di massa.
• Fenomeni d' urto: urti elastici ed anelastici. Leggi di conservazione.

Meccanica dei corpi estesi

• Concetto di corpo rigido. Centro di massa di corpi estesi.
• Teoremi del momento angolare e dell'energia. Teoremi di Koenig. Lavoro delle forze interne ed esterne.
• Momento d'inerzia. Teorema di Huygens-Steiner. Dinamica traslazionale e rotazionale.
• Elementi di statica.

Meccanica dei fluidi

• Pressione. Forze di superficie e forze di volume.
• Legge di Archimede. Legge di Stevino.
• Dinamica dei fluidi, teorema di Bernoulli.

Termodinamica

• Sistemi e variabili termodinamiche, stati di equilibrio, equazione di stato.
• Calorimetria. Temperatura, termometri e scale di temperatura.
• Dilatazione termica (solo per Ingegneria Industriale) e trasmissione del calore
• Lavoro nei sistemi termodinamici. Primo Principio della termodinamica. Gas ideali. Cenni di teoria Cinetica dei gas ideali.
• Cicli termodinamici, macchine termiche e frigorifere.
• Secondo Principio della Termodinamica. Entropia.

Prerequisiti

Ottima conoscenza di trigonometria e geometria Euclidea. Ottima conoscenza dei contenuti del corso di Geometria, in particolare vettori ed operazioni vettoriali in tre dimensioni. Ottima conoscenza dei contenuti del corso di Analisi, in particolare calcolo di integrali e derivate e risoluzione di sistemi di equazioni differenziali.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 45
Esercitazioni (ore/anno in aula): 45
Laboratori (ore/anno in aula): 0
Progetti (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

Segue una lista dei testi consigliati

Mazzoldi, Nigro, Voci. Fisica Volume 1. EdiSES. (Non lo si confonda con Mazzoldi, Nigro, Voci "Elementi di Fisica Vol. 1 - Meccanica e Termodinamica", EdiSES).

Halliday, Resnick, Krane. "Fisica", vol. 1. Casa Editrice Ambrosiana.

P.A. Tipler, G. Mosca. CORSO DI FISICA. Vol 1- Meccanica Onde Termodinamica. ZANICHELLI.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova scritta ed una orale. La prova scritta consiste in un congruo numero di eserzi volti ad accertare la comprensione dei concetti fondamentali del corso ed è considerata valida se affrontata individualmente. La prova va inoltre affrontata senza alcun ausilio di libri di testo e/o appunti. Per accedere agli orali è necessario conseguire un punteggio non inferiore a 18/30 nella prova scritta. Gli esami orali verranno fissati (a seconda delle disponibilità di aule e del numero di presenti alla prova scritta) nelle due settimane successive alla data della scritto. E' obbligatorio sostenere l'orale contestualmente alla prova scritta, che altrimenti dovrà essere ripetuta, e nelle date stabilite. L'orale riguarda tutti gli argomenti del corso, tutti i concetti e le dimostrazioni trattati a lezione.