Fisica

INFORMAZIONI GENERALI

Obiettivi Formativi

Scopo del corso è introdurre i principi fondamentali della fisica classica ed applicarli alla risoluzione di semplici problemi. Il corso affronta gli argomenti fondamentali della meccanica, della statica, della termodinamica e cenni di Elettrostatica. Particolare attenzione è posta alle applicazioni delle conoscenze e competenze acquisite nell’ambito delle Scienze dell’Alimentazione e Gastronomia.

Gli obiettivi specifici di ogni unità didattica sono:

1. Acquisire familiarità con le grandezze fisiche e saper descrivere il moto di un corpo;
2. Conoscere i fondamenti della dinamica e saper operare con le diverse forze;
3. Saper calcolare l’energia totale di un sistema ed applicare la conservazione dell’energia per la soluzione di esercizi;
4. Comprendere le caratteristiche fondamentali che regolano il comportamento di un corpo rigido;
5. Saper descrivere il comportamento di fluidi semplici e di corpi immersi in essi;
6. Comprendere i concetti di calore e temperatura, saper utilizzare le leggi della termodinamica e l’equazione di stato dei gas perfetti nella soluzione di problemi realistici;
7. Acquisire i concetti base dell’elettrostatica (carica, forza elettrica e campo).

Risultati di apprendimento previsti

Al termine del corso lo studente dovrà aver acquisito:

Conoscenza e capacità di comprensione:

• leggi fisiche che regolano il moto di un corpo puntiforme
• le proprietà fondamentali dei fluidi
• concetti di calore e temperatura
• leggi fisiche che regolano i fenomeni termodinamici
• principali caratteristiche dei fenomeni elettrici

Capacità di applicare:

• le leggi della dinamica per descrivere il moto di un corpo soggetto a diverse tipologie di forze
• il teorema di conservazione dell’energia meccanica ad un sistema classico
• il principio di equilibrio per sistemi di corpi rigidi, leve e carrucole
• l’equazione di stato dei gas perfetti per la soluzione di problemi reali
• il teorema di Carnot per calcolare il rendimento di una macchina termica

Autonomia di giudizio:

• saper giudicare e prevedere la plausibilità di scenari fisici in diversi contesti

Abilità di comunicare:

• utilizzare il linguaggio scientifico appropriato alla descrizione di fenomeni fisici

Capacità di apprendimento:

• possedere gli strumenti fisici di base per comprendere gli argomenti trattati in corsi più avanzati quali Fisiologia e Scienze e Tecnologie degli Alimenti

Obiettivi formativi nel contesto dei risultati di apprendimento previsti dal CdS

Fornire allo studente le nozioni fondamentali sulle scienze sperimentali e di calcolo, con particolare attenzione alle loro applicazioni nel settore alimentare.

PROGRAMMA DEL CORSO

UNITÀ DIDATTICA 1: Grandezze fisiche e Cinematica (1 CFU)

• Grandezze fisiche fondamentali e derivate, unità di misura, grandezze vettoriali e scalari
• Velocità media, velocità istantanea, accelerazione
• Moto in una dimensione: uniforme e uniformemente accelerato
• Moto in due dimensioni: parabolico e circolare uniforme.

UNITÀ DIDATTICA 2: Forze e Dinamica (1 CFU)

• Le tre leggi della dinamica
• I vincoli
• Forza peso, forza di attrito, forza elastica
• Caduta libera
• Il piano inclinato

UNITÀ DIDATTICA 3: Energia, Lavoro e Quantità di moto (1 CFU)

• Lavoro delle forze
• Energia cinetica, teorema delle forze vive
• Forze conservative, energia potenziale
• Legge di conservazione dell’energia meccanica

UNITÀ DIDATTICA 4: Impulso, Corpo Rigido e Momento Angolare (0.5 CFU)

• Quantità di moto e sua conservazione, impulso, urti elastici e anelastici
• Leve, carrucole
• Definizione di corpo rigido
• Momento angolare, momento di una forza

UNITÀ DIDATTICA 5: Cenni di fluidostatica e fluidodinamica (0.5 CFU)

• Legge di Pascal, legge di Stevino, paradosso idrostatico, vasi comunicanti, teorema di Archimede
• Pressione atmosferica
• Tensione superficiale, fenomeni di superficie e colloidi
• Applicazioni in scienze gastronomiche: schiume, sol, gel, emulsioni

UNITÀ DIDATTICA 6: Termodinamica (1.5 CFU)

• Sistemi termodinamici, variabili termodinamiche, trasformazioni
• Temperatura e termometri
• Gas ideale
• Teoria cinetica
• Principi della termodinamica
• Proprietà termiche della materia, calore specifico, scambio di calore
• Transizioni di fase
• Applicazioni in scienze gastronomiche: cottura e conservazione dei cibi

UNITÀ DIDATTICA 7: Cenni di Elettrostatica (0.5 CFU)

• Carica elettrica, forza elettrica, campo elettrico

Testi consigliati

Il docente consiglia l’integrazione del materiale fornito (videolezioni, slides, esercitazioni) con uno dei seguenti testi, riportati in ordine di preferenza del docente, ed a cui il docente può fare riferimento durante le lezioni:

• R. A. Serway, J. W. Jewett, “Principi di fisica, vol.1”, Casa Editrice Edises
• D. Scannicchio, E. Giroletti, “Elementi di fisica biomedica”, Casa Editrice Edises
• D. Halliday, R. Resnik, J. Walker, “Fondamenti di fisica – Meccanica e Termologia”, Casa Editrice Ambrosiana
• R. A. Serway, C. Vuille, “College physics”, Ed. Brooks Cole

MODALITÀ DI ESAME, PREREQUISITI, ESAMI PROPEDEUTICI

Modalità di accertamento dei risultati di apprendimento acquisiti dallo studente

L’acquisizione dei risultati di apprendimento previsti viene accertata attraverso la verifica del completamento delle attività di autovalutazione presenti alla fine di ogni unità didattica dell’insegnamento e attraverso la prova di esame.

I test di autovalutazione permettono allo studente di monitorare la propria comprensione degli argomenti somministrati e, nel caso ci siano delle difficoltà, di attivarsi per colmare le lacune o chiedere ulteriori spiegazioni al docente che potranno essere fornite attraverso le sessioni di esercitazione in aula virtuale.

La prova d’esame accerterà la conoscenza e la comprensione degli argomenti svolti attraverso domande di tipo teorico, e la capacità di applicare le conoscenze acquisite attraverso domande in cui viene richiesta la soluzione di problemi. La capacità di comunicazione viene valutata attraverso domande aperte in cui viene richiesta la descrizione dell’intero processo risolutivo.

Un minimo di un terzo delle domande fanno riferimento a campi di applicazione della fisica nell’ambito delle scienze dell’alimentazione e gastronomia, o comunque delle discipline presenti nel CdS. Ciò permette di valutare l’acquisizione da parte degli studenti di conoscenze e competenze trasversali.

Modalità di esame

L’esame consiste in una prova scritta, la quale è centrata sullo svolgimento di esercizi della stessa tipologia di quelli illustrati nelle lezioni, nelle esercitazioni didattiche specifiche di ogni unità didattica e nei quiz di autovalutazione dei moduli.

Nella prova scritta:

• saranno presenti 9 domande a risposta multipla, per le quali è consigliato comunque riportare lo svolgimento seguito, ed una domanda a risposta aperta per la quale è obbligatorio riportare e descrivere dettagliatamente l’intero svolgimento dell’esercizio, non solamente il risultato finale
• In alcune tipologie di esercizi può essere richiesta la realizzazione di una rappresentazione grafica
• Possono essere presenti domande teoriche
• è consentito, e caldamente consigliato, l’utilizzo della calcolatrice scientifica

Le domande a risposta multipla hanno valore massimo di 3 punti ciascuna, per un totale di 27 punti, la domanda a risposta aperta ha valore di 6 punti. Il voto massimo che si può raggiungere è 33 punti, che corrisponde a 30 e lode. La sufficienza è fissata a 18 punti. La valutazione di ogni domanda prende in considerazione non solamente l’esattezza della risposta ma anche la rigorosità del procedimento seguito. Una risposta può essere valutata parzialmente corretta qualora l’inesattezza del risultato sia dovuta ed errori di conto e non ad errori di comprensione della modalità di risoluzione.

Eventuali propedeuticità

Non sono previste propedeuticità.

Prerequisiti e modalità di raccordo con altri insegnamenti

è richiesta una familiarità con gli strumenti matematici, per cui si consiglia vivamente di avere già seguito il corso di Fondamenti di Matematica e Statistica.

 

ORGANIZZAZIONE DIDATTICA

Attività didattiche previste

Le attività di didattica, suddivise tra didattica erogativa (DE) e didattica interattiva (DI) coprono un minimo di 6 ore per CFU, di cui almeno 1 ora di DI.

Attività didattica erogativa (18 ore):

• 18 lezioni frontali da 30 min, videoregistrate e sempre disponibili in piattaforma
• 18 esercitazioni da 30 min, videoregistrate e sempre disponibili in piattaforma

Attività didattica interattiva (6 ore):

• 6 esercitazioni interattive in aula virtuale da 60 min, svolte in modalità sincrona e secondo il calendario didattico pubblicato in piattaforma

L’articolazione tra DE e DI per ciascuna unità didattica è ripartita coerentemente con gli obiettivi formativi della unità didattica stessa. In ogni unità didattica saranno presenti almeno 1 ora di DE e 1 ora di DI.

Attività di autoapprendimento:

• test di autovalutazione con domande a scelta multipla, all’ingresso di ogni unità didattica
• test di autovalutazione con domande a scelta multipla, alla fine di ogni unità didattica

Ricevimento studenti

Il docente è sempre reperibile via mail o tramite il forum “Comunica col docente” presente in piattaforma didattica. Su richiesta degli studenti è disponibile ad organizzare ulteriori incontri interattivi in videoconferenza in data concordata.