Università degli studi dell'Insubria

FISICA

A.A. di erogazione 2015/2016
Insegnamento obbligatorio

Laurea triennale in SCIENZE BIOLOGICHE
 (A.A. 2015/2016)
Anno di corso: 
1
Tipologia di insegnamento: 
Base
Sede: 
Varese - Università degli Studi dell'Insubria
Settore disciplinare: 
FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA) (FIS/07)
Crediti: 
9
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
84

L’obiettivo del Corso è che lo studente acquisisca competenze teoriche di base sui principi della Fisica Classica (Meccanica, Dinamica dei Fluidi, Termodinamica, Elettricità ed Ottica), e parallelamente sviluppi la capacità di utilizzare questi principi per la misura di grandezze di interesse in campo biologico e medico. Lo studente dovrebbe acquisire autonomia di giudizio nella scelta delle grandezze utili per la descrizione quantitativa di fenomeni biologici e medici, e delle ipotesi sulla loro relazione, e quindi sviluppare la capacità di costruire un semplice modello fisico dei problemi affrontati. Dovrebbe anche acquisire adeguate competenze e strumenti per comunicare e giustificare tali scelte.  Questi obiettivi vengono perseguiti con lezioni ed esercitazioni, e verificati nell’esame finale.

Sono necessarie conoscenze di Matematica di base (nozioni elementari di algebra e trigonometria, concetto di funzione, proprietà di rette, parabole e polinomi, funzioni esponenziale e logaritmo, funzioni trigonometriche) e nozioni elementari di Statistica, che vengono solo brevemente ricapitolate all’inizio del corso.
Non sono richieste conoscenze pregresse di Fisica, anche se utili.

Il Corso fornisce un’introduzione di base ai concetti principali della Fisica Classica. E’ articolato nelle sezioni:
Richiami di Matematica di base: Funzioni elementari (trigonometriche, logaritmi, esponenziali, polinomi) con applicazioni in Fisica e Biologia. Vettori. Notazione scientifica. Errori, precisione, accuratezza.
Misure e grandezze misurabili.  Analisi dimensionale.
Meccanica (del punto materiale). Cinematica: traiettoria, legge oraria, velocità, accelerazione (media e istantanea). Moto rettilineo uniforme, uniformemente accelerato (in 1 e 2D), circolare, periodico (monodimensionale). Forze, quantità di moto, leggi di Newton. Sistemi di riferimento inerziali. Forza gravitazionale, elettrostatica, elastica, d’attrito. Forze di resistenza nei fluidi e velocità limite. Sedimentazione e centrifugazione.
Lavoro, energia, teorema dell’energia cinetica. Potenza, rendimento, forze conservative e dissipative. Energia potenziale. Energia meccanica, conservazione dell’energia. Relazione tra forze ed energia potenziale, curve dell’energia potenziale, posizioni di equilibrio (cenni).
Conservazione della quantità di moto. Momento di una forza ed equilibrio del corpo rigido (cenni).
Fluidodinamica. Pressione, densità. Legge di Stevino. Principio di Pascal, spinta di Archimede. Campo di velocità, moti laminari e turbolenti. Fluidi ideali e viscosi. Portata, equazione di continuità. Legge di Bernoulli. Legge di Poiseuille. Resistenza idrodinamica.  Applicazioni al sistema circolatorio. Sfigmomanometro.
Termodinamica. Macrostati e variabili termodinamiche. Temperatura, principio zero, termometri. Calore, capacità termica, calore specifico. Scambi di calore. Calore latente. Transizioni di fase. Espansione termica. Conduzione e irraggiamento.
Gas ideali, leggi dei gas ed equazione di stato. Cenni alla teoria cinetica dei gas ed al significato fisico della temperatura. Energia interna. Lavoro. Primo principio. Funzioni di stato. Entalpia. Trasformazioni in un gas ideale. Secondo principio. Macchine termiche, teorema di Carnot. Entropia. Irreversibilità. Disordine e informazione. Cenni ai potenziali termodinamici. Osmosi e pressione osmotica.    
Elettricità. Carica elettrica, legge di Coulomb. Campo elettrico. Energia potenziale elettrica e potenziale elettrico. Campo e potenziale di una carica puntiforme, di un dipolo, di un singolo e doppio strato carico; cenni alla membrana biologica. Moto di una carica e di un dipolo in un campo uniforme. Conduttori ed isolanti. Polarizzazione. Condensatori. Legge di Ohm, resistenza. Circuiti elettrici, condensatori e resistenze in serie e in parallelo, leggi di Kirchhoff. Circuiti RC e filtri passa-basso. Cenni alle membrane biologiche come circuiti elettrici. Cenni all’induzione elettromagnetica, al campo elettromagnetico ed alle equazioni di Maxwell.
Onde e ottica. Onde periodiche, onde sinusoidali. Cenni all’analisi di Fourier. Onde sonore, onde elettromagnetiche. Spettri, spettro elettromagnetico, luce. Riflessione e rifrazione. Immagini, lenti, microscopi. Dispersione. Interferenza, diffrazione. Limite di diffrazione di uno strumento ottico.I

Il corso comprende lezioni frontali in aula (48 ore), intercalate da esercitazioni (36 ore) in cui vengono svolti esercizi che applicano le conoscenze di teoria acquisite a lezione. Gli esercizi vengono svolti alla lavagna dall’esercitatore, a seguito di una discussione delle strategie adeguate a risolverli.

L’esame consiste in una prova scritta con voto finale in trentesimi. L’esame accerta l’acquisizione delle conoscenze teoriche di base fornite durante il corso e della capacità di applicarle nella risoluzione di problemi. La prova scritta consiste di 8-10 domande, comprendenti domande sulla teoria e semplici esercizi che coprono l’intero arco del programma svolto, con risposte aperte e chiuse.
E’ prevista anche una prova orale facoltativa.
E’ prevista una prova in itinere a metà corso ma senza attribuzione di votazione utile per il giudizio finale

Le slides utilizzate dal docente a lezione vengono messe a disposizione degli studenti on-line sul sito e-learning dell’Ateneo.
Gli esercizi svolti dall’esercitatore sono ugualmente disponibili on-line sotto forma di esposizione ragionata.
Testi di riferimento (presenti nella Biblioteca dell’Ateneo): R. Wolfson – FISICA – Paravia, 2008 D. Scannicchio - FISICA biomedica (2a ediz.) 2010, EdiSES
diSES

Ricevimento su appuntamento concordato via E-mail

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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