Unità 1 – Introduzione ai metodi della fisica
Grandezze fisiche: notazione scientifica, dimensioni, unità di misura (SI). Conversioni tra unità, ordini di grandezza. Grandezze scalari e vettoriali. Operazioni tra vettori: somma, differenza, prodotto scalare e vettoriale. Equazioni fisiche, funzioni trigonometriche elementari. Concetti di derivata e integrale. Grafici e interpretazione fisica.

Unità 2 – Meccanica
Cinematica: posizione, spostamento, traiettoria, velocità e accelerazione (media e istantanea). Moto rettilineo uniforme, moto uniformemente accelerato, caduta libera, moto parabolico, moto circolare uniforme, accelerazione centripeta, moto armonico.
Dinamica: tre leggi di Newton, forza risultante, equilibrio statico, attrito statico e dinamico, forza peso, forza elastica (legge di Hooke), tensione. Energia: lavoro meccanico, potenza, energia cinetica e potenziale, conservazione dell’energia meccanica. Quantità di moto: impulso, principio di conservazione, urti elastici e anelastici. Sistemi: centro di massa, legge di Hooke generalizzata, modulo di Young e carico di rottura.

Unità 3 – Meccanica dei fluidi
Proprietà dei fluidi: stati di aggregazione, pressione, densità. Idrostatica: legge di Stevino, principio di Pascal, principio di Archimede, galleggiamento, misure di pressione (manometro, esperimento di Torricelli). Idrodinamica: flusso, portata, moto laminare e turbolento, equazione di continuità, teorema di Bernoulli, teorema di Torricelli, applicazioni fisiologiche (stenosi, aneurisma). Fluidi reali: viscosità, profilo parabolico, legge di Poiseuille, resistenze idrauliche. Fenomeni di superficie: tensione superficiale, capillarità, legge di Laplace, pressione di curvatura.

Unità 4 – Onde meccaniche
Oscillatore armonico: frequenza, periodo, pulsazione. Onde progressive: equazione d’onda, velocità di propagazione, vettore d’onda. Sovrapposizione e interferenza: onde stazionarie, interferenze costruttive e distruttive.
Energia delle onde: intensità, potenza trasportata. Onde sonore: propagazione del suono, velocità nei mezzi, livello sonoro (decibel), soglia uditiva, effetto Doppler.

Unità 5 – Termodinamica
Concetti fondamentali: sistema e ambiente, variabili di stato (P, V, T), funzioni di stato, leggi dei gas perfetti, gas reali, teoria cinetica, energia interna. Calore e cambiamenti di stato: capacità termica, calore specifico e latente, calorimetria. Trasmissione del calore: conduzione, convezione, irraggiamento, legge di Wien. Primo principio: definizione, applicazioni, trasformazioni termodinamiche (isoterma, isocora, isobara, adiabatica). Secondo principio: cicli, irreversibilità, rendimento, ciclo di Carnot, entropia e interpretazione statistica.

Unità 6 – Elettricità e magnetismo
Carica elettrica: legge di Coulomb, conservazione, unità di misura. Campo elettrico: linee di forza, moto di una carica, legge di Gauss, applicazioni simmetriche. Energia e potenziale elettrico: energia potenziale, differenza di potenziale, dipolo elettrico. Conduttori e dielettrici: induzione elettrostatica, polarizzazione. Corrente elettrica: intensità, generatore, legge di Ohm, resistenza e resistività, effetto Joule, circuiti in serie e parallelo. Condensatori: capacità, energia immagazzinata, dielettrici, carica/scarica nel tempo. Campo magnetico: origine dalle correnti, forza di Lorentz, moto di carica, momento torcente, dipolo magnetico. Legge di Biot-Savart: campo generato da filo, spira, solenoide. Induzione elettromagnetica: legge di Faraday-Neumann-Lenz, correnti indotte. Applicazioni: potenziali di membrana, depolarizzazione e ripolarizzazione.

Unità 7 – Radiazioni elettromagnetiche
Radiazione EM: natura ondulatoria, campi elettrici e magnetici oscillanti, lunghezza d’onda, frequenza, velocità, intensità. Spettro EM: suddivisione in bande (radio, microonde, IR, visibile, UV, X, gamma), energia dei fotoni. Quantizzazione: fotoni, effetto fotoelettrico, assorbimento selettivo da molecole biologiche. Radioattività: isotopi instabili, decadimenti alfa, beta, gamma. Radiazioni ionizzanti e non ionizzanti: soglie di energia, esempi e implicazioni. Ottica: riflessione, rifrazione, indice di rifrazione, lenti sottili, formazione di immagini, esempio del microscopio.