Semestre Filtro delle facoltà di Medicina, Odontoiatria e Vetrinaria
Secondo appello del 10 dicembre 2025
FISICA
DOMANDE A RISPOSTA MULTIPLA
1. In un gas reale:
A) Fra le particelle non esistono interazioni a distanza
B) Il covolume non è trascurabile
C) Gli urti tra particelle sono perfettamente elastici
D) Le particelle sono puntiformi
E) Vale la relazione PV = nRT
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Risposta corretta B) Il covolume non è trascurabile.
Nel modello di gas reale, a differenza del gas ideale, le particelle hanno un volume proprio (non sono puntiformi): il volume effettivamente occupato dalle molecole viene rappresentato dal covolume. Inoltre esistono interazioni intermolecolari (forze di Van der Waals).
Analisi delle risposte errate
- A, C, D, E: Tutte queste affermazioni descrivono le proprietà del gas ideale (o perfetto), non di quello reale. Nel gas perfetto si assume volume delle particelle nullo, assenza di interazioni e urti perfettamente elastici.
2. Una zattera di legno a base quadrata di lato 4 m e altezza 50 cm galleggia sull’acqua portando un carico di 400 Kg. Sapendo che la densità del legno è 0,8 g/cm³, quale è la altezza della zattera immersa in acqua?
A) 45 cm
B) 42,5 cm
C) 40 cm
D) 37,5 cm
E) 35 cm
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Risposta corretta B) 42,5 cm.
Applicando il principio di Archimede:
1. Volume totale zattera: V = 4 m × 4 m × 0,5 m = 8 m³.
2. Massa zattera: Mz = 800 kg/m³ × 8 m³ = 6400 kg.
3. Massa Totale: 6400 + 400 = 6800 kg.
4. Volume immerso: Vimm = Massa Totale / ρacqua = 6800 / 1000 = 6,8 m³.
5. Altezza immersa: h = Vimm / Area Base = 6,8 / 16 = 0,425 m = 42,5 cm.
Analisi delle risposte errate
- Le altre opzioni (45 cm, 40 cm, 37,5 cm, 35 cm) sono risultati errati che derivano da errori di calcolo o dall’aver trascurato il carico aggiuntivo di 400 kg o la densità corretta del legno.
3. La grandezza fisica Energia Cinetica di un corpo
A) si misura in Kg/sec²
B) si misura in watt
C) si misura in Joule
D) è costante nel moto uniformemente accelerato
E) è nulla nel moto rettilineo uniforme
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Risposta corretta C) si misura in Joule.
Nel testo è erroneamente indicata nella risposta A l’unità di misura kg/sec2 – é un classico refuso dovuto alla scarsa – non certo lodevole – attenzione di chi ha scritto i quiz di Fisica di questa prova d’esame. Facciamo riferimento alla unità di misura kg/s2.
L’energia cinetica è una forma di energia e nel Sistema Internazionale si misura in Joule (J).
Analisi delle risposte errate
- A) Kg/sec² non corrisponde alle dimensioni dell’energia (Kg·m²/s²).
- B) Il Watt è l’unità di misura della Potenza, non dell’energia.
- D) Nel moto uniformemente accelerato la velocità varia, quindi l’energia cinetica (che dipende da v²) non è costante.
- E) Nel moto rettilineo uniforme la velocità è costante ma non nulla (se il corpo si muove), quindi l’energia cinetica è diversa da zero.
4. Un volume di 10 dm³ corrisponde a:
A) 100 millilitri
B) 100 litri
C) 10 litri
D) 1 litro
E) 10 millilitri
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Risposta corretta C) 10 litri.
Per definizione 1 dm³ equivale a 1 Litro. Di conseguenza, 10 dm³ corrispondono a 10 Litri.
Analisi delle risposte errate
- A, B, D, E: Sono conversioni errate. Ricordiamo che 1 litro = 1000 millilitri e 1 m³ = 1000 litri.
5. La somma di due vettori a e b è tale da produrre come risultato un vettore di modulo |a – b|. Possiamo affermare che i due vettori:
A) Formano un angolo acuto
B) Hanno la stessa direzione e lo stesso verso
C) Formano un angolo ottuso
D) Hanno la stessa direzione e versi opposti
E) Sono perpendicolari
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Risposta corretta E) Sono perpendicolari.
Riscriviamo il testo della domanda in forma più chiara per la definizione del sistema:
<< il modulo del vettore somma a + b è uguale al modulo del vettore differenza >>
in termini algebrici scriviamo: |a + b| = |a – b|
Nella seguente immagine rappresentiamo somma e differenza tra due vettori per diversi valori dell’angolo α compreso tra i due vettori.
Il modulo del vettore somma a + b è dato dalla formula:
|a + b| = √(|a|² + |b|² + 2|a||b|cosα)
Il modulo del vettore differenza a – b è dato dalla formula:
|a – b| = √(|a|² + |b|² – 2|a||b|cosα)
L’uguaglianza |a + b| = |a – b| implica che:
√(|a|² + |b|² + 2|a||b|cosα) = √(|a|² + |b|² – 2|a||b|cosα)
Elevando al quadrato entrambi i membri, si ottiene:
|a|² + |b|² + 2|a||b|cosα = |a|² + |b|² – 2|a||b|cosα
Semplificando, si ha:
2|a||b|cosα = -2|a||b|cosα
4|a||b|cosα = 0
Poiché i moduli |a| e |b| sono generalmente non nulli, l’uguaglianza è verificata solo se cosα = 0.
L’angolo α tra i due vettori deve essere di 90° o 270°. I due vettori sono perpendicolari.
– – – – – – – –
Esiste anche la possibilità di interpretare il testo diversamente intendendo |a – b| come il valore assoluto tra la differenza tra i moduli di b e di a. In tal caso si perverrebbe alla risposta D.
6. Cosa vuol dire che un suono ha un livello sonoro di 0 Decibel?
A) Che la sua intensità è molto al di sotto del livello di udibilità
B) Che la sua intensità è 0
C) Niente: non può esistere un suono che ha un livello sonoro di 0 Decibel
D) Che ha una frequenza di 1 KHz
E) Che la sua intensità è 10⁻¹² W/m²
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Risposta corretta E) Che la sua intensità è 10⁻¹² W/m².
0 dB corrisponde alla soglia di udibilità convenzionale I0 = 10-12 W/m². Poiché dB = 10 log(I/I0), se I = I0 il logaritmo è zero.
7. Due corpi di massa M1 e M2 hanno la stessa capacità termica. Se assorbono dall’ambiente la stessa quantità di calore Q, subiscono rispettivamente una variazione di temperatura ∆T1 e ∆T2. Si può affermare che:
A) Per determinare le variazioni di temperatura è necessario sapere se la trasformazione avviene a pressione o a volume costante.
B) ∆T1 > ∆T2
C) ∆T1 = ∆T2
D) ∆T1 < ∆T2
E) E’ necessario conoscere le masse dei due corpi per determinare le variazioni di temperatura.
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Risposta corretta C) ∆T1 = ∆T2.
La capacità termica C è definita come C = Q / ΔT. Pertanto ΔT = Q / C. Avendo lo stesso Q e la stessa C, anche la variazione di temperatura ΔT sarà identica.
8. Data una carica puntiforme quali sono le superfici equipotenziali
A) Superfici cubiche con la carica al centro
B) Piani a distanza crescente dalla carica
C) Sfere concentriche alla carica
D) Ellissi di cui la carica occupa uno dei fuochi
E) Superfici piramidali con la carica al centro
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Risposta corretta C) Sfere concentriche alla carica.
Il potenziale elettrico V generato da una carica puntiforme dipende esclusivamente dalla distanza r dalla carica (V = kQ/r). I luoghi geometrici dello spazio che si trovano alla stessa distanza da un punto centrale sono superfici sferiche.
Analisi delle risposte errate
- A, B, D, E: Nessuna di queste forme geometriche rispetta la simmetria radiale del campo elettrico generato da una singola carica puntiforme. Piani paralleli, ad esempio, sono caratteristici di un campo elettrico uniforme.
9. Un’onda sonora di frequenza f si propaga con velocità v dentro un lungo tubo di sezione A. Se si raddoppia la frequenza dell’onda sonora, a parità del resto, la potenza mediata su un periodo trasportata dall’onda:
A) Si dimezza
B) Resta inalterata
C) Diventa un quarto
D) Raddoppia
E) Aumenta di un fattore 4
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Risposta corretta E) Aumenta di un fattore 4.
La potenza media P̄ trasportata da un’onda sonora progressiva, supposta piana e armonica (sinusoidale), attraverso una superficie A perpendicolare alla direzione di propagazione è data da:
P̄ = (1/2) ρ A v ω² sm²
Dove:
- P̄ è la potenza media (misurata in Watt, W).
- ρ (rho) è la densità del mezzo (es. aria, acqua) (in kg/m³).
- A è l’area della superficie attraverso cui si propaga l’onda (in m²).
- v è la velocità di propagazione del suono nel mezzo (in m/s).
- ω (omega) è la pulsazione dell’onda (in rad/s), legata alla frequenza f dalla relazione ω = 2πf.
- sm è l’ampiezza massima dello spostamento delle particelle del mezzo dalla loro posizione di equilibrio (in m).
Sostituendo ω = 2πf nella formula della potenza:
P̄ = (1/2) ρ A v (2πf)² sm²
Da cui si ottiene la dipendenza dalla frequenza:
P̄ = 2 π² ρ A v sm² f²
Mantenendo costanti l’ampiezza dello spostamento sm e le proprietà del mezzo (ρ, A, v):
P̄ ∝ f²
Questo significa che, a parità di ampiezza di spostamento, raddoppiando la frequenza, la potenza dell’onda sonora quadruplica.
10. La variazione di energia interna di un gas perfetto che va da uno stato A (PA, VA, TA) a uno stato B (PB, VB, TB) vale:
A) nCV ∆P
B) nCV ∆T
C) nCP ∆T
D) nCV ∆T
E) nCP ∆P
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Risposta corretta B) e D) nCV ∆T. (Nel test sono state fornite due risposte esatte identiche)
Per un gas perfetto, l’energia interna U è una funzione di stato che dipende esclusivamente dalla temperatura. La sua variazione è data sempre dalla formula ΔU = n · CV · ΔT, indipendentemente dal tipo di trasformazione eseguita.
11. Le linee di campo elettrico all’interno di un condensatore piano ideale sono:
A) Dirette dall’armatura positiva a quella negativa perpendicolarmente ad esse
B) Cilindriche attorno alle armature
C) Dirette dall’armatura negativa a quella positiva perpendicolarmente ad esse
D) Parallele alle superfici affacciate alle armature
E) A raggiera
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Risposta corretta A) Dirette dall’armatura positiva a quella negativa perpendicolarmente ad esse.
All’interno di un condensatore piano ideale il campo elettrico è uniforme. Le linee di forza sono rette parallele che escono dalle cariche positive ed entrano in quelle negative, perpendicolarmente alle armature.
- C: Sbaglia il verso (va da + a -).
- D: Le linee sono perpendicolari, non parallele alle superfici.
- B, E: Descrivono configurazioni di campo (cilindrica o radiale) tipiche di fili carichi o cariche puntiformi, non di piani paralleli.
12. A quale pressione, in atmosfere, è sottoposto un sub che si trova a 50 m sotto il livello del mare?
A) 60
B) 5
C) 50
D) 30
E) 6
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Risposta corretta E) 6.
La pressione totale è la somma della pressione atmosferica (1 atm) e della pressione idrostatica. In acqua, la pressione aumenta di circa 1 atm ogni 10 metri. A 50 m, la pressione idrostatica è 5 atm. Quindi: 1 atm (aria) + 5 atm (acqua) = 6 atm.
Volendo inserire un calcolo più dettagliato abbiamo:
P = P0 + ρacqua · g · h = 100.000 Pa (Press esterna) + 1.000 kg/m3 · 10 · 50 m = 600.000 Pa ≅ 6 atm
13. Nel sistema S. I. quale è l’unità di misura della grandezza fisica “Numero di Reynolds”?
A) Kg × m/s2
B) Ohm
C) (Ohm)−1
D) È una grandezza fisica adimensionale
E) Pa × s/m
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Risposta corretta D) È una grandezza fisica adimensionale.
Il numero di Reynolds è un numero puro, ottenuto dal rapporto tra forze d’inerzia e forze viscose. Tutte le unità di misura si semplificano.
14. Un raggio di luce nel passaggio attraverso una lastra di vetro a facce piane e parallele viene:
A) Deviato in modo da allontanarsi dalla normale alla lastra.
B) Deviato in modo da avvicinarsi alla normale alla lastra.
C) Deviato in modo da avvicinarsi alla superficie della lastra.
D) Traslato parallelamente a sé stesso.
E) Tutte le risposte proposte sono errate.
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Risposta corretta D) Traslato parallelamente a sé stesso.
Il raggio subisce due rifrazioni (ingresso e uscita). Poiché le facce sono parallele, l’angolo di uscita è identico a quello di incidenza. Il raggio emergente mantiene la stessa direzione di quello entrante ma risulta traslato lateralmente.
- A, B, C: Suggeriscono una deviazione angolare netta (cambio di direzione), che avverrebbe in un prisma, non in una lastra a facce parallele.
_ _ _ _ __
Seconda possibile interpretazione del quesito. Si potrebbe pensare che si richiede il comportamento del raggio luminoso all’interno del vetro. In tal caso avremmo una variazione dell’angolo che i raggio possiede rispetto alla normale alla faccia di ingresso. Passando da aria a vetro l’angolo del raggio rifratto è sempre minore e il raggio si approssima maggiormente alla normale.
15. Una nave percorre in successione 10 Km verso Nord, 6 Km verso Est e infine 18 Km verso Sud. Quanto vale il modulo dello spostamento risultante?
A) 15 Km
B) 10 Km
C) 5 Km
D) 25 Km
E) 20 Km
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Risposta corretta B) 10 Km.
Scomponiamo il moto:
– Asse Nord-Sud: 10 km (Nord) – 18 km (Sud) = -8 km (cioè 8 km verso Sud).
– Asse Est-Ovest: +6 km (Est).
Il modulo dello spostamento è l’ipotenusa del triangolo rettangolo con cateti 6 e 8: √(6² + 8²) = √(36+64) = √100 = 10 km.
DOMANDE CON MODALITA’ A COMPLETAMENTO
16. Un elettrone si sposta tra 2 punti di un campo elettrico, tra i quali esiste una d.d.p. di 3 x 104 Volt. La variazione di energia dell’elettrone è pari a …… KeV.
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Completamento mancante: 30
L’unità di misura elettronvolt (eV) è definita proprio come l’energia acquisita da un elettrone attraversando 1 Volt. Quindi 30.000 V corrispondono direttamente a 30.000 eV, ovvero 30 keV.
17. Una velocità di 30 m/s espressa in Km/h vale ……
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Completamento mancante: 108
Il fattore di conversione da m/s a km/h è 3,6. Moltiplicando 30 × 3,6 si ottiene esattamente 108.
Se vogliamo eseguire un calcolo dettagliato consideriamo che 1 metro corrisponde a 1/1000 km e 1 secondo corrisponde a 1/3600 di ora. 30 metri corrispondono a 30/1000 di km che sono percorsi in 1/3600 h:
v = (30/1000 km) / (1/3600 h) = 30 · 3600 / 1000 = 108 km/h
18. Le linee di forza del campo magnetico sono ……
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Completamento mancante: CHIUSE
A differenza delle linee del campo elettrico che nascono dalle cariche positive e muoiono in quelle negative, le linee magnetiche non hanno sorgenti isolate (monopoli) e si chiudono sempre su se stesse.
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19. Il grafico s–t di un moto uniformemente accelerato è di forma ……
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Completamento mancante: PARABOLICA
La legge oraria s = s₀ + v₀t + ½at² è un’equazione di secondo grado nel tempo, che graficamente corrisponde a una parabola
20. La forza elettrica Fe tra due cariche secondo la legge di Coulomb è inversamente proporzionale al quadrato della …… che le separa.
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Completamento mancante: DISTANZA
La legge di Coulomb F = k(q₁q₂)/r² esplicita la dipendenza inversa dal quadrato della distanza (r).
21. Il funzionamento delle fibre ottiche come guide di luce si basa sul fenomeno della …… totale
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Completamento mancante: RIFLESSIONE
La luce rimane confinata nel nucleo della fibra perché subisce il fenomeno della riflessione totale interna.
22. L’altezza dal suolo alla quale la velocità di un grave in caduta libera senza attriti, inizialmente a riposo a 12 m, uguaglia la metà di quella finale, è …… m
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Completamento mancante: 9 oppure NOVE
Consideriamo un corpo lasciato cadere da fermo da un’altezza di 12 m. La velocità finale
poco prima di toccare il suolo vale, in caduta libera senza attriti:
vf2 = 2 g h con h = 12 m
A una generica altezza y dal suolo, il corpo è caduto di uno spazio
s = 12 − y, quindi la velocità in quel punto è:
v2 = 2 g (12 − y)
Vogliamo che questa velocità sia la metà di quella finale, cioè:
v = (1/2) vf ⇒ v2 = (1/4) vf2
Sostituendo nelle espressioni:
2 g (12 − y) = (1/4) · 2 g · 12
Semplificando 2g otteniamo:
12 − y = 3 ⇒ y = 9 m
Quindi la velocità è pari alla metà di quella finale quando il corpo si trova a
9 m dal suolo (cioè ha già percorso 3 m dei 12 m totali di caduta).
23. Se un sistema termodinamico passa dallo stato A allo stato B lungo una trasformazione irreversibile, la sua variazione di entropia è ……. quella calcolata lungo una trasformazione reversibile che congiunga gli stessi stati A e B.
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Risposta corretta: UGUALE
L’entropia è una funzione di stato: ciò significa che la sua variazione ΔS dipende solo dallo stato iniziale A e dallo stato finale B, e non dal tipo di trasformazione con cui si passa da A a B.
Anche se il processo reale è irreversibile, la variazione di entropia del sistema può sempre essere calcolata immaginando una qualunque trasformazione reversibile che congiunga gli stessi stati A e B, usando la formula:
ΔS = ∫ (δQrev / T)
Quindi:
- La variazione di entropia del sistema è la stessa sia che il processo reale sia reversibile, sia che sia irreversibile.
- La differenza tra reversibile e irreversibile riguarda invece la produzione di entropia complessiva (sistema + ambiente): per un processo irreversibile il ΔStotale/IRREV. > 0, mentre per un processo reversibile ΔStotale/REV. = 0.
Ma per il solo sistema, tra gli stessi stati A e B, la variazione di entropia è necessariamente uguale.
24. Sulla superficie della luna le onde sonore …… si propagano
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Completamento mancante: NON
Le onde sonore sono meccaniche e necessitano di un mezzo materiale. Nel vuoto lunare non possono propagarsi.
25. Dalle densità ρ_olivo = 850 kg/m³ e ρ_acqua = 1000 kg/m³ si ricava che la frazione di volume immerso di un tronco di legno di ulivo in acqua dolce è pari a ……
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Completamento mancante: 0,85
Per il galleggiamento, la frazione immersa è uguale al rapporto tra le densità: 850 / 1000 = 0,85.
26. Un gas va dallo stato A allo stato B lungo una trasformazione isobara reversibile, compiendo un lavoro pari a 100 J. Il lavoro compiuto nella trasformazione inversa sarà …… J
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Completamento mancante: -100
In un processo reversibile, percorrendo il cammino inverso, il lavoro ha lo stesso modulo ma segno opposto.
27. Un suono di intensità acustica pari a 60 dB è superiore alla soglia di udibilità di un fattore ……
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Completamento mancante: 1.000.000
Poiché ogni 10 dB corrispondono a un fattore 10 di intensità, 60 dB corrispondono a 106 (un milione).
28. Una zattera di legno (densità 800 kg/cm3) che ha base quadrata di lato 4m e altezza 50 cm galleggia sull’acqua (densità 1000 kg/cm3). Quale è il massimo peso (espresso in N) con cui si può caricare la zattera senza che affondi?
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Completamento mancante: 15.696 oppure 16.000
Nel testo è erroneamente indicata l’unità di misura kg/cm3 – é un classico refuso dovuto alla scarsa – non certo lodevole – attenzione di chi ha scritto i quiz di Fisica di questa prova d’esame. Facciamo riferimento alla unità di misura kg/m3.
La zattera ha base quadrata di lato 4 m e altezza 0,50 m, quindi il suo volume è:
V = 4 m × 4 m × 0,50 m = 8 m3.
(assumendo g ≈ 10 m/s2):
La spinta di Archimede massima (quando la zattera è tutta immersa) vale:
FA,max = ρacqua · V · g = 1000 kg/m3 · 8 m3 · 10 m/s2 = 80.000 N.
Il peso della zattera di legno è:
Pzattera = ρlegno · V · g = 800 kg/m3 · 8 m3 · 10 m/s = 6400 g.
Il carico massimo sopportabile senza affondare è dato dalla differenza:
Pmax = FA,max − Pzattera = 80.000 N − 64.000 N = 16.000 N ≈ 1,6 × 104 N
Se assumiamo g ≈ 9,8 m/s2, svolgendo gli stessi calcoli perveniamo ad una spinta di 78.480 N – 62.784 N = 15.696 N
29. Sapendo che 1 metro è uguale a 100 centimetri, un’accelerazione di 320 cm/s² corrisponde a …… m/s² nel Sistema Internazionale.
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Completamento mancante: 3,2
Dividendo per 100 si convertono i cm in metri: 320 / 100 = 3,2.
30. Lo scambio di calore può avvenire tramite conduzione, convezione e ……
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Completamento mancante: IRRAGGIAMENTO
È il terzo meccanismo fondamentale di trasmissione del calore, l’unico che avviene anche nel vuoto tramite onde elettromagnetiche.
31. Un’ambulanza si muove con velocità costante v su una strada rettilinea, a sirena spiegata; la sirena emette un allarme sonoro di frequenza f. Un pedone fermo sul bordo della strada vede l’ambulanza che si avvicina e sente l’allarme sonoro con una frequenza f’ maggiore di f del 5%. Sapendo che la velocità del suono in aria è c ~ 1200 Km/hr, e considerando nel calcolo soltanto temini al primo ordine in v/c, la velocità v vale …… Km/hr
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Completamento mancante: 60
Nel testo è erroneamente indicata l’unità di misura km/hr– é un classico refuso dovuto alla scarsa – non certo lodevole – attenzione di chi ha scritto i quiz di Fisica di questa prova d’esame. Per hr si intende ora, come anticamente a volte si scriveva. Facciamo riferimento alla unità di misura km/h.
Per l’effetto Doppler a basse velocità, la variazione percentuale della frequenza è circa pari al rapporto v/c. Se il rapporto è il 5% (0,05), la velocità è 0,05 × 1200 = 60 km/h.
Effetto Doppler: sorgente in moto e osservatore fermo
Nel caso di una sorgente sonora che si muove verso un osservatore fermo, la frequenza percepita f’
è maggiore della frequenza emessa f ed è data, in forma classica, dalla relazione:
f’ = f · c / (c − v)
dove:
- c è la velocità del suono nel mezzo (aria);
- v è la velocità della sorgente (l’ambulanza) diretta verso l’osservatore;
- si assume v molto minore di c (v ≪ c), condizione che permette un’approssimazione al primo ordine in v/c.
La frase “f’ è maggiore di f del 5%” significa:
f’ = 1,05 · f
Da cui il rapporto:
f’ / f = 1,05
Allo stesso tempo, dalla formula dell’effetto Doppler:
1,05 = c / (c − v)
Approssimazione al primo ordine in v/c
Scriviamo il rapporto c / (c − v) mettendo in evidenza il fattore c:
c / (c − v) = 1 / (1 − v/c)
Per valori piccoli di v/c si può usare lo sviluppo al primo ordine:
1 / (1 − x) ≈ 1 + x per |x| ≪ 1
Ponendo x = v/c otteniamo:
c / (c − v) ≈ 1 + v/c
Quindi, sempre al primo ordine:
f’ / f = c / (c − v) ≈ 1 + v/c
Dal dato del problema: f’ / f = 1,05
uguagliando: 1,05 ≈ 1 + v/c
Da cui: v/c ≈ 0,05
e quindi: v ≈ 0,05 · c = 0,05 · 1200 = 60 km/h
Osservazione conclusiva
Se si risolvesse l’equazione esatta 1,05 = c / (c − v) senza usare l’approssimazione, si otterrebbe un valore leggermente inferiore (circa 57 km/h). Tuttavia, poiché il testo richiede esplicitamente di considerare solo termini al primo ordine in v/c, il valore da accettare come soluzione è v ≈ 60 km/h.
SYLLABUS 2025 – RIFERIMENTO DEI QUIZ
| Unità didattica 1. Introduzione ai metodi della fisica (impegno didattico valutato in CFU= 0.25) Interpretare elementi di base di matematica e fisica (grafici e formule). Risolvere operazioni tra vettori; eseguire conversioni tra unità di misura: | |
| 1.1 Notazione scientifica; | |
| 1.2 Grandezze fisiche, dimensione ed unità di misura, Sistema Internazionale delle unità di misura. Conversioni tra unità di misura e stima dell’ordine di grandezza. Grandezze estensive ed intensive. Grandezze scalari e vettoriali. | QUIZ 4 QUIZ 17 QUIZ 29 |
| 1.3 Equazioni con variabili che rappresentano grandezze fisiche; | |
| 1.4 Funzioni trigonometriche elementari; grafici; concetto di derivata ed integrale. | |
| 1.5 Vettori: definizione, componenti, operazioni (esempi: somma, differenza, prodotto scalare e prodotto vettoriale). | QUIZ 5 QUIZ 15 |
| Unità didattica 2. Meccanica (impegno didattico valutato in CFU= 1.5) Descrivere e interpretare elementi di meccanica. Risolvere problemi ed esercizi numerici relativi alla meccanica: | |
| 2.1 Cinematica del punto materiale: definizione di posizione e spostamento nel tempo. Concetto di traiettoria e legge oraria. Distinzione tra velocità media e velocità istantanea, tra accelerazione media e accelerazione istantanea. Studio dei moti rettilinei e curvilinei, con esempi significativi: moto rettilineo uniforme, moto uniformemente accelerato, caduta libera, moto parabolico. Descrizione qualitativa del moto circolare uniforme e del concetto di accelerazione centripeta. Introduzione al moto armonico, utile per comprendere fenomeni periodici semplici. | QUIZ 19 QUIZ 21 QUIZ 23 |
| 2.2 Dinamica del punto materiale: analisi delle interazioni tra corpi e formulazione dei tre principi della dinamica. Significato fisico del principio di inerzia e condizioni per l’equilibrio statico (prima legge). Legame tra forza risultante e accelerazione (seconda legge). Azione e reazione tra corpi in interazione (terza legge). Applicazione ai concetti di equilibrio traslazionale. Definizione di forza e principali esempi: forza peso, forza gravitazionale, forze di contatto e forza di attrito (statico e dinamico), tensione, forze elastiche e legge di Hooke per molle ideali. | |
| 2.3 Lavoro ed energia: concetto di lavoro meccanico come effetto di una forza applicata su un corpo. Definizione di potenza e relazione con il lavoro svolto in un intervallo di tempo. Teorema dell’energia cinetica. Lavoro e confronto tra forze conservative e forze non conservative. Definizione di energia potenziale. Esempi: energia potenziale gravitazionale ed energia potenziale elastica. Energia meccanica come somma di energia cinetica ed energia potenziale. Teorema di conservazione dell’energia meccanica nei sistemi ideali. | QUIZ 3 |
| 2.4 Quantità di moto: introduzione al concetto di quantità di moto e di impulso. Legame tra impulso e variazione della quantità di moto. Principio di conservazione della quantità di moto nei sistemi isolati. Applicazioni agli urti in una dimensione, con distinzione tra urti elastici e anelastici. | |
| 2.5 Sistemi di corpi: definizione di centro di massa e descrizione del suo moto, legge di Hooke generalizzata, modulo di Young e carico di rottura dei materiali. | |
| Unità didattica 3. Meccanica dei fluidi (impegno didattico valutato in CFU= 1) Descrivere e interpretare elementi di meccanica dei fluidi. Correlare i principi della fluidodinamica con i flussi, resistenze e pressioni fisiologiche nei sistemi biologici. Risolvere problemi ed esercizi numerici relativi alla meccanica dei fluidi: | |
| 3.1 Stati di aggregazione della materia: caratteristiche fondamentali dei fluidi rispetto ai solidi. Definizione di pressione e densità, e loro ruolo nel comportamento statico e dinamico dei fluidi. | |
| 3.2 Leggi dell’idrostatica: legge di Stevino per la pressione nei liquidi in funzione della profondità; principio di Pascal per la trasmissione della pressione nei fluidi incomprimibili; principio di Archimede per la spinta che un fluido esercita su un corpo immerso. Analisi delle condizioni di galleggiamento. Strumenti e metodi per la misura della pressione (esperimento di Torricelli, manometro). | QUIZ 2 QUIZ 12 QUIZ 28 |
| 3.3 Fluidi in movimento (idrodinamica): concetti di flusso e portata, distinzione tra moto stazionario e turbolento, con attenzione particolare al moto laminare. Equazione di continuità e conservazione della massa nei fluidi ideali. Teorema di Bernoulli e sua interpretazione in termini di conservazione dell’energia meccanica. Teorema di Torricelli. Applicazioni a situazioni fisiologiche (stenosi e aneurisma). | QUIZ 13 |
| 3.4 Fluidi reali e viscosità: analisi del moto laminare, profilo parabolico della velocità, concetto di gradiente di velocità. Legge di Poiseuille e resistenze idrauliche in serie e in parallelo. | |
| 3.5 Fenomeni di superficie: tensione superficiale e suoi effetti su piccole quantità di liquido. Fenomeni di capillarità e comportamento delle interfacce fluide, sia piane che curve. Pressione di curvatura e sua descrizione qualitativa mediante la legge di Laplace, con riferimento ai fenomeni osservabili in contesti biologici (ad esempio nei polmoni o nei capillari sanguigni). | |
| Unità didattica 4. Onde meccaniche (impegno didattico valutato in CFU= 0.5) Descrivere ed interpretare elementi di onde meccaniche. Correlare i fenomeni ondulatori in ambito acustico. Risolvere problemi ed esercizi numerici relativi alle onde meccaniche: | |
| 4.1 Onde meccaniche: introduzione alla natura delle onde meccaniche come fenomeni di propagazione di energia e perturbazione attraverso un mezzo materiale. Concetto di oscillatore armonico come modello base di generazione di onde. Definizione di frequenza, periodo, pulsazione e lunghezza d’onda. Velocità di propagazione delle onde e relazione tra i parametri ondulatori. Equazione di propagazione per onde armoniche semplici. Descrizione del vettore d’onda. Esempi di onde monodimensionali: onde trasversali su una corda e onde longitudinali, come quelle sonore nei fluidi. | |
| 4.2 Principi di sovrapposizione e interferenza: sovrapposizione lineare di onde armoniche e formazione di interferenze costruttive e distruttive. Onde stazionarie: condizioni di formazione e significato fisico. | |
| 4.3 Energia trasportata dalle onde: concetto di energia associata a un’onda meccanica. Potenza trasportata da un’onda in un mezzo elastico. Intensità dell’onda come quantità fisica misurabile, legata all’energia trasportata per unità di area e di tempo. | QUIZ 9 |
| 4.4 Onde acustiche: propagazione del suono nei diversi mezzi materiali, con particolare attenzione alla velocità del suono in aria e in altri materiali. Relazione tra intensità acustica e percezione sonora. Definizione di livello di intensità sonora in decibel. Concetto di soglia uditiva e limiti di udibilità dell’orecchio umano. | QUIZ 6 QUIZ 25 QUIZ 27 |
| 4.5 Effetto Doppler: descrizione qualitativa e interpretazione del cambiamento apparente della frequenza percepita in funzione del moto relativo tra sorgente e osservatore. | QUIZ 31 |
| Unità didattica 5. Termodinamica (impegno didattico valutato in CFU= 1) Descrivere ed interpretare elementi di termodinamica. Risolvere problemi ed esercizi numerici relativi alla termodinamica: | |
| 5.1 Concetti fondamentali: definizione di sistema e ambiente. Variabili termodinamiche (pressione, volume, temperatura) e stato termodinamico. Funzioni di stato. Temperatura e sue scale di misura. Caratteristiche dei gas ideali, legge dei gas perfetti, costante universale dei gas. Gas reali: concetto di temperatura critica e deviazioni dal comportamento ideale. Energia interna e interpretazione microscopica basata sulla teoria cinetica dei gas. | QUIZ 1 QUIZ 10 |
| 5.2 Calore e capacità termica: scambi di energia sotto forma di calore. Definizione di capacità termica e calore specifico, con riferimento ai gas ideali. Fenomeni di cambiamento di stato fisico (fusione, evaporazione, condensazione), calore latente. Calorimetria e metodi sperimentali per la misura del calore scambiato. | QUIZ 7 |
| 5.3 Meccanismi di trasmissione del calore: conduzione termica, convezione e irraggiamento. Flusso di calore. Emissione termica, legge di Wien e potenza irraggiata. Esempi di trasmissione del calore. | QUIZ 30 |
| 5.4 Primo principio della termodinamica: definizione e significato fisico. Energia interna, calore e lavoro. Applicazione del primo principio alle trasformazioni termodinamiche. Trasformazioni reversibili e irreversibili. Trasformazioni canoniche nei gas ideali: isoterma, isocora, isobara, adiabatica, con confronto qualitativo dei comportamenti. | QUIZ 26 |
| 5.5 Secondo principio della termodinamica: enunciati fondamentali e concetto di irreversibilità. Cicli termodinamici: definizione e funzionamento. Macchine termiche, rendimento, ciclo di Carnot. Entropia come funzione di stato, implicazioni macroscopiche e interpretazione statistica. Legame tra variazione dell’entropia e direzione naturale dei processi termodinamici. | QUIZ 22 QUIZ 24 |
| Unità didattica 6. Elettricità e magnetismo (impegno didattico valutato in CFU= 1.25) Descrivere e interpretare elementi di elettricità e magnetismo. Risolvere problemi ed esercizi numerici relativi agli elementi di elettricità e magnetismo: | |
| 6.1 Carica elettrica e interazioni: proprietà fondamentali della carica elettrica, unità di misura, conservazione della carica. Interazione tra cariche puntiformi e legge di Coulomb. Definizione di campo elettrico e rappresentazione tramite linee di forza. Campo generato da una carica puntiforme o da una distribuzione di più cariche puntiformi. Moto di una carica in un campo elettrico uniforme. | QUIZ 20 |
| 6.2 Legge di Gauss: flusso del campo elettrico attraverso una superficie chiusa. Applicazioni a distribuzioni simmetriche di carica: sfera conduttrice, piano uniformemente carico, filo carico in equilibrio elettrostatico. | |
| 6.3 Energia e potenziale elettrico: energia potenziale associata a una distribuzione di cariche. Definizione di potenziale elettrico e differenza di potenziale. Conservazione dell’energia per una carica in movimento in un campo elettrico. Dipolo elettrico e momento di dipolo. | QUIZ 8 QUIZ 16 |
| 6.4 Conduttori e dielettrici (isolanti): fenomeni di induzione elettrostatica e fenomeni di polarizzazione | |
| 6.5 Corrente elettrica: corrente continua, intensità di corrente, generatore elettrico e differenza di potenziale applicata. Conduzione nei conduttori ohmici. Leggi di Ohm, resistenza e resistività dei materiali. Potenza elettrica dissipata per effetto Joule. Combinazione di resistenze in serie e in parallelo. | |
| 6.6 Capacità e condensatori: concetto di capacità elettrica. Capacità del condensatore piano, effetto della presenza di un dielettrico. Energia immagazzinata in un condensatore carico. Collegamenti di condensatori in serie e in parallelo. Carica e scarica di un condensatore nel tempo. | QUIZ 11 |
| 6.7 Campo magnetico: origine del campo magnetico dalle correnti elettriche (Esperimento di Oerstedt). Forza di Lorentz su una carica in moto e su un filo percorso da corrente. Moto circolare di una carica elettrica in un campo magnetico uniforme. Momento torcente su una spira percorsa da corrente immersa in un campo magnetico uniforme. Momento di dipolo magnetico. | QUIZ 18 |
| 6.8 Legge di Biot-Savart: contributo infinitesimo al campo magnetico generato da una corrente. Esempi: filo rettilineo, spira circolare, solenoide ideale. Distribuzione del campo e orientamento. | |
| 6.9 Induzione elettromagnetica: variazione del flusso magnetico e generazione di forza elettromotrice. Legge di Faraday-Neumann-Lenz. Correnti indotte e loro verso. | |
| 6.10 Applicazioni: potenziali di membrana cellulare, depolarizzazione e ri-polarizzazione delle membrane cellulari. | |
| Unità didattica 7. Radiazioni elettromagnetiche (impegno didattico valutato in CFU= 0.5) Descrivere e interpretare elementi di radiazioni elettromagnetiche. Risolvere problemi numerici relativi agli elementi di radiazioni elettromagnetiche: | |
| 7.1 Radiazione elettromagnetica: natura ondulatoria delle onde elettromagnetiche come combinazione di campi elettrici e magnetici oscillanti perpendicolari tra loro; caratteristiche fondamentali come lunghezza d’onda, frequenza, velocità di propagazione nel vuoto e nei mezzi materiali, ampiezza e intensità dell’onda. Relazione tra intensità dell’onda e quantità di energia trasportata. Unità di misura principali. | |
| 7.2 Spettro della radiazione elettromagnetica: suddivisione dello spettro in regioni (onde radio, microonde, infrarosso, luce visibile, ultravioletto, raggi X, raggi gamma), ordine crescente di frequenza e decrescente di lunghezza d’onda. | |
| 7.3 Quantizzazione dell’energia: concetto di fotone come quanto di energia associato alla radiazione; relazione tra energia del fotone e frequenza. Interpretazione dell’effetto fotoelettrico e implicazioni sulla natura quantistica della radiazione. Assorbimento selettivo dei fotoni da parte di molecole biologiche. | |
| 7.4 Radioattività e decadimenti radioattivi: definizione di nucleo instabile, concetto di isotopi radioattivi. Tipi principali di decadimento (alfa, beta, gamma) e trasformazioni nucleari associate. | |
| 7.5 Radiazioni ionizzanti e non ionizzanti: distinzione basata sull’energia trasportata dalla radiazione rispetto all’energia di ionizzazione degli atomi. Esempi di radiazioni non ionizzanti (onde radio, microonde, infrarosso) e ionizzanti (raggi X, raggi gamma). | |
| 7.6 Ottica: leggi della riflessione e della rifrazione della luce, concetto di indice di rifrazione, fenomeno della dispersione. Proprietà delle lenti sottili: lenti convergenti e divergenti, formazione delle immagini reali e virtuali. Esempi: il microscopio. | QUIZ 14 |