FISICA

A.A. di erogazione 2019/2020
Insegnamento obbligatorio

Laurea triennale in SCIENZE BIOLOGICHE
 (A.A. 2019/2020)
Anno di corso: 
1
Partizione: 
Cognomi M-Z
Tipologia di insegnamento: 
Base
Settore disciplinare: 
FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA) (FIS/07)
Crediti: 
9
Ore di attivita' frontale: 
80

Il corso ha la finalità di fornire agli studenti la capacità di gettare uno sguardo critico sul metodo scientifico e sui tratti comuni caratterizzanti l’approccio alla conoscenza nel pensiero fisico e delle scienze della vita, grazie alla consapevolezza che gran parte delle tecniche, delle metodologie e delle strumentazioni di laboratorio biologico, nonché cliniche e diagnostiche, si basano su fenomeni fisici, e che una comprensione almeno qualitativa di tali fenomeni sia utile ad applicare correttamente le suddette metodologie e ad interpretare proficuamente i risultati degli esperimenti. Una panoramica dei concetti fisici principali, dalla dinamica ai fenomeni di trasporto, dalla termodinamica all’elettrostatica e all’elettrodinamica, consentirà allo studente di comprendere l’importanza del pensiero fisico nei diversi ambiti della Biologia, dai processi metabolici alla funzionalità dell’apparato muscolo-scheletrico, dalla trasmissione del segnale nervoso alla struttura del DNA. Per questi motivi, il tono delle lezioni sarà il più qualitativo e speculativo possibile, senza ambizioni di introdurre dimostrazioni rigorose o calcoli complessi, ma sempre con attenzione rivolta a sviluppare da parte dello studente la capacità di risoluzione dei problemi in ambito biologico, con l’intenzione di sottolineare l’utilità e la funzione della fisica in questo campo.

Il corso mirerà ad essere auto-consistente. Tuttavia, gli studenti trarranno beneficio dal possedere una preparazione preliminare di livello liceale in argomenti scelti di matematica, quali il concetto di proporzionalità, di relazione e di funzione e una conoscenza di base della geometria piana, in particolare del teorema di Pitagora e delle funzioni trigonometriche di base (seno, coseno, tangente e cotangente). Lo studente dovrebbe essere familiare con l’uso di potenze, radici, esponenziali e vettori, nonché dell’espressione di numeri in notazione scientifica (potenze del 10), oltre che avere dimestichezza con i principi di equivalenza e la loro applicazione all’inversione ed alla manipolazione di semplici equazioni e formule.
Per finire, l’abilità di fornire una definizione euristica di grandezze fisiche quali velocità, accelerazione, forza, energia e volume, ancorché non strettamente indispensabile, risulterebbe proficua.

Argomento 1. Elementi scelti di matematica di base (2 h)
- Riprendere i concetti di funzione e di vettore.
- Fornire nozioni sulla rappresentazione cartesiana di variabili e funzioni
Argomento 2. Misura di grandezze fisiche(2 h)
- Comprendere l’importanza dell’analisi quantitativa e del processo di misura in scienze
- Maturare la consapevolezza che ogni misura è soggetta ad errori, distinguere tra errori sistematici e stocastici
- Definire i concetti di grandezza fisica ed unità di misura
- Imparare cosa si intende per “modello fisico” e quale sia la sua utilità
Argomento 3. Cinematica del punto materiale - I corpi si muovono (4 h di lezione frontale + 2 h di esercitazioni).
- Definire i concetti di posizione e spostamento, velocità, accelerazione
- Definire l’entità fisica “punto materiale”
- Comprendere cosa si intende per equazione del moto di un punto materiale
Argomento 4. Dinamica - I corpi interagiscono (6 h di lezione frontale + 2 h di esercitazioni).
- Definire il concetto di forza
- Introdurre ed analizzare criticamente le leggi di Newton
- Definire le grandezze fisiche “lavoro” ed “energia potenziale”
- Definire momento lineare e energia cinetica
- Definire una costante del moto, introdurre le leggi di conservazione della dinamica (energia meccanica e momento)
Argomento 5. Vedere corpi macroscopici come composti di elementi costitutivi che si comportano come punti materiali interagenti: gli stati della materia. (12 h di lezione frontale + 6 h di esercitazioni)
- Classificare gli stati della materia e le loro caratteristiche principali
- Definire il concetto di corpo rigido
- Introdurre il modello di fluido ideale e le grandezze fisiche coinvolte nella trattazione della fluidostatica e della fluidodinamica (in particolare pressione, portata e viscosità)
- Definire il gas perfetto dal punto di vista microscopico
- Delineare i tratti fondamentali della teoria cinetica del gas perfetto

Argomento 6. I corpi macroscopici contengono energia a causa del moto delle particelle che li costituiscono e delle forze esercitate dalle stesse l’una sull’altra: introduzione alla termodinamica (8 h di lezione frontale + 2 h di esercitazioni)
- Definire gli analoghi microscopici di energia interna e temperatura
- Definire il concetto di variabile di stato
- Introdurre e spiegare la prima legge della termodinamica
- Introdurre la seconda legge della termodinamica
Argomento 7. La carica elettrica e l’interazione elettrostatica. Le basi fisiche delle interazioni su scala atomica e molecolare (10 h di lezione frontale + 6h di esercitazioni).
- Introdurre la forza di Coulomb
- Quantificare il lavoro e l’energia potenziale associati ad una interazione elettrostatica
- Definire le grandezze fisiche “campo elettrico” e “potenziale elettrico”
-
- Definire la grandezza fisica “capacità elettrica” ed introdurre l’elemento elettrico “condensatore”
- Definire le grandezze fisiche “corrente elettrica”, “resistenza elettrica”, “forza elettromotrice”, “resistività” e “densità di corrente”
- Definire gli elementi elettrici generatore e resistore
Argomento 8. Che cos’è la luce e come interagisce con la materia? (4 h di lezione frontale + 2 h di esercitazioni)
- Introdurre la pittura corpuscolare della radiazione luminosa
- Introdurre i fenomeni di riflessione e rifrazione
- Introdurre il concetto di onda e le grandezze fisiche ad esso associate (lunghezza d’onda, frequenza, periodo, velocità di propagazione)
- Introdurre i fenomeni di interferenza e diffrazione
- Definire il concetto di spettro di una radiazione luminosa
Argomento 9. La “catastrofe ultravioletta” e la crisi della fisica classica: alla ricerca di nuovi modelli per descrivere la natura su scala nanoscopica (8 h di lezione frontale)
- Offrire un excursus storico e logico sulle cause che hanno portato allo sviluppo della meccanica quantistica

Il corso si articola sull’alternanza di lezioni teoriche ed esercitazioni pratiche. Nel corso delle lezioni teoriche, il metodo didattico preponderante sarà quello della lezione frontale. Tuttavia, sarà promossa una partecipazione criticamente attiva degli studenti, tramite l’utilizzo di attività di discussioni di gruppo ed il coinvolgimento degli studenti in attività di risoluzione dei problemi anche in piccoli gruppi.
Per le lezioni frontali, il docente si avvarrà di:
- schemi logici animati
- presentazioni
- filmati realizzati dal docente stesso, volti principalmente a sopperire all’assenza di attività laboratoriali
Durante il corso, su base volontaria, saranno proposti agli studenti dei test da svolgere a titolo di lavoro domestico, avvalendosi di un’apposita applicazione per telefono cellulare disponibile gratuitamente. Si proporranno altresì quattro assignment di carattere sperimentale, da svolgersi individualmente o in piccoli gruppi.
Nel corso delle esercitazioni pratiche saranno svolti problemi scelti tratti dai testi consigliati (vide infra).

L’esame si terrà alla conclusione del corso, nei periodi di pausa didattica, e verterà su tutto il programma svolto. Consisterà in:
1 - una prova scritta in cui saranno somministrati 5 problemi. Allo studente sarà richiesto di risolverli in un tempo massimo di 3 ore, dettagliando i procedimenti e facendo riferimento alle nozioni teoriche sfruttate per la risoluzione. Per ogni problema si assegneranno un massimo di sei punti. La somma dei punti totalizzati darà il voto in trentesimi.
2 - un colloquio orale.
Durante il corso saranno somministrate anche due prove in itinere, una al termine del primo semestre, una al termine del corso, prima dell’inizio delle sessioni d’esame. Tali prove, che verteranno ciascuna solo sulle tematiche svolte nel semestre di riferimento, saranno costituite da dodici quesiti a scelta multipla. Il tempo massimo per l’esecuzione di ogni prova è di due ore. Per ciascuna risposta corretta, saranno conferiti due punti. I quesiti di ciascuna prova saranno suddivisi in sei tematiche, per ciascuna delle quali saranno proposti due quesiti. Lo studente dovrà dettagliare il procedimento utilizzato per fornire la risposta ad uno a scelta dei quesiti inerenti ciascuna tematica. Per i procedimenti saranno attribuiti un massimo di 6 punti (1 punto per procedimento). La somma dei punteggi darà il voto in trentesimi. Gli studenti che sostengano entrambe le prove in itinere e conseguano un voto pari ad almeno 18/30 in entrambe le prove saranno dispensati dall’esame scritto per tutti gli appelli dell’anno solare 2020, e potranno accedere direttamente al colloquio orale.
Nel corso dell’anno saranno altresì proposti, su base volontaria, quattro assignment di carattere sperimentale (due per ogni semestre). Gli studenti che svolgano uno degli assignment e consegnino una relazione scientifica sul loro operato giudicata soddisfacente potranno scegliere di sostenere un colloquio orale che verta esclusivamente sull’assignment stesso. In tal caso, gli studenti al termine del colloquio potranno registrare il voto conseguito nello scritto (o la media aritmetica dei voti conseguiti nelle prove in itinere). Gli studenti che vogliano sostenere il colloquio orale generale pur avendo effettuato uno o più assignment con profitto saranno valutati come se avessero conseguito nell’esame scritto un voto superiore in ragione di un punto per ogni assignment approvato.
Infine, nel corso dell’anno saranno proposti alcuni test via applicazione per cellulare (tramite una apposita piattaforma gratuita). Agli studenti che rispondano correttamente almeno al 75% dei quesiti proposti nei suddetti test sarà offerta la possibilità di sostenere l’esame orale su un argomento a scelta del programma, organizzando una presentazione della durata di 15 minuti circa, anche con l’ausilio di diapositive. In questo caso, gli studenti potranno registrare il voto conseguito nello scritto (o la media aritmetica dei voti conseguiti nelle prove in itinere). Gli studenti che vogliano sostenere il colloquio orale generale pur avendo affrontato i test via app con profitto saranno valutati come se avessero conseguito nell’esame scritto un voto superiore in ragione di due punti.
N.B.: I quesiti dei test non svolti da ciascuno studente saranno computati come risposte non corrette.
N.B.: Lo studente che intenda sostenere il colloquio orale non deve in alcun modo considerare il voto conseguito nell’esame scritto come un limite inferiore alla valutazione globale. In caso la preparazione dello studente dovesse risultare inadeguata a seguito dell’esame orale, lo studente stesso sarà tenuto a ripetere anche lo scritto. Lo studente che abbia superato il test scritto potrà decidere se sostenere l’orale nello stesso appello oppure nel successivo.

L’acquisto di libri NON è obbligatorio. I testi sotto riportati sono solo proposte, selezionate per il rigore e la chiarezza espositiva o per l’attinenza con gli argomenti trattati e con il profilo dei discenti (si vedano i testi disegnati esplicitamente su misura per corsi di fisica generale in facoltà biomediche). Qualsiasi manuale, anche degli studi di scuola media superiore, può esser proficuamente utilizzato dallo studente per lo studio domestico, unitamente al materiale didattico che sarà messo a disposizione dal docente sul sito di e-learning. È tuttavia fortemente consigliato dotarsi di un manuale di riferimento strutturato.
- Testi di fisica generale
R. D Knight, B. Jones, S. Field: “Fondamenti di fisica: un approccio strategico” ed. Piccin – Nuova Libraria (2017). ISBN 882-99-2790-2
R. Wolfson: “Fisica” (Vol. 1) ed. Pearson Paravia – Bruno Mondadori S.p.A. (2008). ISBN 887-19-2429-0
D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: “Fundamentals of physics – fourth edition” John Wiley and sons, Inc. (1993). ISBN 0-471-57578-X (o edizioni successive, anche nella traduzione italiana divisa in tomi, nel qual caso primo volume).
- Testi di fisica per scienze biomediche
D. Scannicchio, E. Giroletti: “Elementi di fisica biomedica” ed. EdiSES (2015). ISBN 978-88-7959-887-3
F. Borsa, A. Lascialfari: “Principi di Fisica per indirizzo biomedico e farmaceutico”, seconda edizione, ed. EdiSES (2014). ISBN 978-88-7959-816-3. N.B.: L’acquisto di questo manuale” dà anche diritto all’accesso alla versione online, integrata con appunti del docente.

- Testi con esercizi svolti di fisica generale
J. R. Gordon, R. V. McGrew, R. A. Serway, J. W. Jewett, Jr. “Esercizi di fisica. Guida ragionata alla soluzione”ed. EdiSES (2010). ISBN 978-88-7959-556-8.
C. del Papa, M. P. Giordani, G. Giugliarelli “Problemi di fisica con soluzione: meccanica-termodinamica-gravitazione” ed. Casa Editrice Ambrosiana (2014). ISBN 978-88-08-18738-3.
- Altro materiale didattico
Tutto il materiale didattico utilizzato in classe (slide, schemi, filmati) sarà caricato sul sito di e-learning tempestivamente dopo la lezione nella quale sarà utilizzato, congiuntamente ad un riassunto dei contenuti principali e degli obiettivi didattici della lezione stessa.
Una volta fissato l’orario delle lezioni sarà tempestivamente pubblicato sulla piattaforma di e-learning il dettaglio degli argomenti delle stesse, su base semestrale.
Per facilitare l’acquisizione dei prerequisiti da parte di tutti gli studenti, sarà altresì caricato sul sito di e-learning un compendio di nozioni basilari di matematica e fisica.
Le soluzioni dettagliate dei problemi affrontati nel corso delle esercitazioni verranno caricate sulla piattaforma di e-learning tempestivamente dopo ciascuna esercitazione.
Sarà altresì fornito, al termine di ogni argomento, un vasto campionario di esercizi, analoghi a quelli dell’esame, inerenti l’argomento stesso, le cui soluzioni saranno caricate con dilazione di un mese, per permettere agli studenti di cimentarsi con i quesiti individualmente e poter controllare ex-post l’esattezza delle soluzioni elaborate.
Le istruzioni per scaricare l’applicazione gratuita per i test via cellulare saranno fornite nel corso della prima lezione.

È possibile contattare il docente via e-mail o telefonicamente al numero 031 238 6272.
Una volta fissato l’orario delle lezioni si stabilirà un’ora di ricevimento settimanale su appuntamento presso la sede di Varese, via Monte Generoso. Il docente è comunque sempre disponibile a ricevere gli studenti previo appuntamento presso il suo ufficio di Como, via Valleggio 11.

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A.A. 2020/2021

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2019/2020

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2018/2019

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2017/2018

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2016/2017

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2015/2016

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE