Fornire gli elementi di base della Fisica e delle sue leggi e sulle grandezze fisiche fondamentali, al fine di trattare quantitativamente problemi di energetica e di trasformazioni (in particolare termodinamiche) di sostanze di interesse nutrizionale, nonché di comprendere le proprietà strutturali di tali sostanze.

Programma dettagliato

1. Unità di misura
1.1 Sistema internazionale di unità di misura
1.2 Misure di lunghezza e di angolo, di tempo e di massa
1.3 Analisi dimensionale, cambiamenti di unità di misura

2. Quantità scalari e vettoriali
2.1 Definizioni geometriche e analitiche
2.2 Addizione e sottrazione di vettori
2.3 Prodotto scalare di vettori, calcolo del modulo di un vettore

3. Cinematica del punto materiale
3.1 Natura vettoriale dello spostamento
3.2 Velocità e accelerazione 
3.3 Moto rettilineo uniforme, moto uniformemente accelerato
3.4 Moto circolare uniforme: velocità angolare, accelerazione centripeta

4 Dinamica del punto materiale
4.1 Legge di inerzia: stato dei corpi non soggetti a perturbazioni
4.2 La seconda legge di Newton: forza come causa di variazioni del moto
4.3 Legame tra forza e accelerazione, il concetto di massa
4.4 Il principio di azione e reazione
4.5 Esempi di forze: peso, forze elastiche

5 Lavoro delle forze ed energia cinetica
5.1 Definizione di lavoro meccanico 
5.2 L'energia cinetica nel moto di traslazione e di rotazione
5.3 Il teorema dell'energia cinetica

6 Energia potenziale, conservazione dell'energia
6.1 L'energia potenziale gravitazionale
6.2 Il piano inclinato
6.3 Le forze conservative
6.4 L'energia meccanica

7 Sistema di punti materiali
7.1 Forze interne e forze esterne
7.2 Centro di massa
7.3 Energia cinetica di rotazione, momento d'inerzia
7.4 Momento angolare

8 Statica dei fluidi
8.1 Densità e pressione
8.2 I barometri ad acqua e a mercurio
8.3 Pressione atmosferica e sanguigna
8.4 Principio di Pascal, legge di Stevino
8.5 Principio di Archimede

9 Dinamica dei fluidi
9.1 Fluidi ideali
9.2 Linee di flusso, legge della portata
9.3 Equazione di Bernoulli, effetto Venturi
9.4 Fluidi reali: viscosità, capillarità, tensione superficiale
9.5 Centrifuga ed ultra-centrifuga

10 Temperatura e calore
10.1 Temperatura come "misura" dello stato di agitazione termica dei corpi
10.2 Definizione in termini della direzione del flusso spontaneo di calore
10.3 Scala Celsius e Scala assoluta. Concetto di "zero assoluto"
10.4 Trasmissione del calore: conduzione, convezione e irraggiamento

11 I gas ideali
11.1 Variabili di stato 
11.2 Equazione di stato dei gas perfetti; costante di Boltzmann
11.3 Numero di Avogadro e costante universale dei gas
11.4 Cenni alla teoria cinetica dei gas: pressione, temperatura ed energia cinetica

12 L'energia termica e il I principio della termodinamica
12.1 Estensione del principio di conservazione dell'energia
12.2 Energia interna dei corpi in termini dell'energia delle molecole
12.3 Trasformazioni termodinamiche
12.4 Primo principio della termodinamica: bilancio di calore, lavoro ed energia interna
12.5 Resa termica ed energetica di lipidi, protidi, glucidi nel metabolismo.
12.6 L'entalpia

13 Il II principio della termodinamica: ordine e disordine
13.1 Trasformazioni reversibili e irreversibili
13.2 Ordine e disordine: l'entropia
13.3 Il rendimento nei cicli biochimici 
13.4 Il II principio negli enunciati di Kelvin e Clausius
13.5 La direzione spontanea delle trasformazioni: l'energia libera di Gibbs

14 Elettrostatica
14.1 La carica elettrica
14.2 Legge di Coulomb
14.3 Il campo elettrico
14.4 Campo di una carica puntiforme
14.5 Dipolo elettrico
14.6 La legge di Gauss
14.7 Dielettrici e loro polarizzazione

15 Potenziale elettrostatico
15.1 Energia potenziale elettrica
15.2 Potenziale elettrostatico, differenza di potenziale
15.3 Potenziale in un campo centrale e in un campo uniforme
15.4 La batteria come sorgente di differenza di potenziale

16 Corrente elettrica
16.1 Conduttori e isolanti
16.2 Densità di corrente elettrica, e corrente attraverso un conduttore
16.3 Resistenza elettrica e legge di Ohm
16.4 Effetto Joule

17 Campo magnetico
17.1 Campo magnetico prodotto da magneti permanenti
17.2 Campo prodotto da un filo rettilineo percorso da corrente
17.3 Legge di Ampère
17.4 Campo magnetico in un solenoide
17.5 Dia-, para- e ferro-magnetismo
17.6 Forza di Lorentz su una carica elettrica
17.7 Moto di una carica elettrica in un campo magnetico
17.8 Spettrometro di massa

Conoscenza e capacità di comprensione: lo studente dovrà conoscere le principali leggi della Fisica, in particolare nei campi della meccanica del punto materiale, del corpo rigido e dei fluidi. Dovrà conoscere gli elementi fondamentali della termodinamica. Dovrà aver appreso le basi dell'elettrostatica e del magnetismo
Conoscenza e capacità di comprensione applicate: lo studente dovrà essere in grado di applicare le leggi della Fisica a problemi reali, e risolvere semplici problemi in modo sia qualitativo che quantitativo.
Autonomia di giudizio: lo studente dovrà essere in grado di valutare autonomamente la plausibilità del risultato di un calcolo, sia sulla base della correttezza delle unità di misura, sia mediante considerazioni analogiche e di buon senso scientifico.
Abilità comunicative: lo studente dovrà acquisire un linguaggio scientifico corretto, compreso l'uso appropriato delle unità di misura.
Capacità di apprendere: lo studente sarà in grado di approfondire concetti specifici, non presentati durante il corso, su testi scientifici a indirizzo non specialistico.

Il materiale didattico predisposto dalla/dal docente in aggiunta ai testi consigliati (come ad esempio diapositive, dispense, esercizi, bibliografia) e le comunicazioni della/del docente specifiche per l'insegnamento sono reperibili all'interno della piattaforma Moodle › blended.uniurb.it

Modalità didattiche

Lezioni frontali

Obblighi

I seguenti concetti di matematica sono necessari per poter seguire il corso con profitto:

Geometria: rette, semirette, segmenti, angoli. Triangolo rettangolo e teorema di Pitagora. Cerchio, circonferenza e area.
Sistema di riferimento cartesiano: uso delle coordinate per rappresentare la posizione di un punto nel piano e nello spazio.
Trigonometria: funzioni seno e coseno (sin,cos), relazione fra lunghezza dell'ipotenusa e lunghezza dei cateti in un triangolo rettangolo
Algebra: equazioni di primo e secondo grado a una incognita. Sistema di equazioni di primo grado a due incognite

Testi di studio

Uno a scelta fra i seguenti testi

• Bellini - Manuzio, Fisica per le Scienze della Vita, Piccin
• Halliday - Resnick, Fondamenti di Fisica (Volume unico), sesta o settima edizione, Zanichelli

Non si richiede di leggere integralmente i testi, ma di studiare solo le parti necessarie, sulla base del programma dettagliato.

Modalità di
accertamento

Prova scritta, che richiede la soluzione numerica di semplici esercizi sul programma svolto.
Successiva discussione orale.

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.

Obblighi

Gli stessi degli studenti frequentanti

Testi di studio

Gli stessi degli studenti frequentanti

Modalità di
accertamento

Le stesse degli studenti frequentanti

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.