Università degli Studi di Catania - Dipartimento di Scienze Biologiche, Geologiche e
Ambientali
Corso di Laurea in Scienze Biologiche
Anno Accademico 2015/16
Fisica
Docente titolare dell’insegnamento:
Edificio/Indirizzo:
Telefono:
email:
sito:
Orario ricevimento:
Prof. Giorgio Concetto BELLIA
Dipartimento di Fisica e Astronomia, via Santa Sofia 64, edificio 6
095 3785388
[email protected]
http://bellia.ct.infn.it/bellia
concordato con gli studenti
OBIETTIVI
FORMATIVI
Fornire allo studente il patrimonio di conoscenze necessario ad affrontare i corsi più specifici del
curriculum; quindi, si è cercato di costruire un corso che contenesse varie applicazioni in campo biomedico,
normalmente tralasciate nei corsi di fisica. La discussione dei vari argomenti è fatta formalmente corretta,
pur rimanendo nell'ambito delle conoscenze matematiche acquisite dagli studenti nei corsi precedenti.
PREREQUISITI
RICHIESTI
Consigliata la frequenza del corso di Istituzioni di Matematiche.
FREQUENZA
LEZIONI
Consigliata, non obbligatoria
TESTI DI
RIFERIMENTO
1. J.W. Jewett, R.A. Serway: Pricipi di Fisica, vol I, 5° edizione, EdiSES, Napoli
2. E.Ragozzino: Principi di Fisica, EdiSES, Napoli
3. R.C. Davidson: Metodi matematici per un corso introduttivo di Fisica, EdiSES, Napoli
Gli studenti sono liberi di utilizzare qualunque altro testo possa essere più conveniente per loro
L’esame consiste in due prove, una scritta e una orale. Lo scritto non ha una sua valutazione e serve solo
per l’ammissione alla prova orale. Lo studente può decidere di fare la parte orale nello stesso appello in cui
ha svolto lo scritto o nell’appello successivo.
20-30 quesiti a risposta multipla sugli argomenti svolti, in genere,
fino a metà corso. La prova è superata se la valutazione è uguale o
maggiore a 18/30.
PROVA
D’ESAME
Prove in itinere durante il corso
Lo studente, per l’acquisizione dei CFU del corso, deve completare
l’esame partecipando, nell’appello prescelto, sia alla prova scritta e,
se ammesso, alla prova orale. La prova scritta che quella orale sono
basate sugli altri argomenti svolti del programma.
Il voto finale è la media della valutazione della prova in itinere e
quella della prova orale
CONSEGNA
MATERIALE
DIDATTICO
Eventuali prove di fine corso
nessuna
Date d’esame
Vedi Calendario degli esami del corso di studi
alcuni argomenti sono stati descritti in file inseriti in STUDIUM all’indirizzo
http://studium.unict.it/dokeos/2015/courses/1000984C2/
PROGRAMMA DEL CORSO
1 – Introduzione
Stato di un sistema fisico e grandezze fisicamente significative - La misura delle grandezze fisiche e gli errori di misura Unità di misura - Equazioni dimensionali - Grandezze scalari e vettoriali - Elementi di algebra vettoriale Rappresentazione grafica delle leggi fisiche.
2 – Meccanica
Descrizione del moto di un corpo - Sistemi di riferimento - Principio d'inerzia - Seconda legge della dinamica - Terza
legge della dinamica - Conservazione della quantità di moto - Cenni di relatività ristretta - Campi di forza - Lavoro di
una forza - Teorema dell'energia cinetica - Campi conservativi - Potenziale - Conservazione dell'energia meccanica Momento delle forze - Conservazione del momento angolare - Campo gravitazionale ed elettrostatico - Teorema di
Gauss e sue applicazioni.
3 - Meccanica dei fluidi
Proprietà dei fluidi - Statica dei fluidi: leggi di Pascal, Stevin e Archimede - Fluidi ideali e teorema di Bernoulli - Moto
laminare di un fluido viscoso: legge di Poiseuille - Circolazione del sangue e lavoro del cuore - Flusso turbolento Sedimentazione - Fenomeni di superficie: legge di Laplace e fenomeni di capillarità.
4 – Termodinamica
Termometria e calorimetria- Calore specifico delle sostanze - Elementi di teoria cinetica dei gas - Stato di un sistema
termodinamico - Esperienza di Joule - Equivalenza fra calore e lavoro - Energia interna e primo principio della
termodinamica - Generalità delle trasformazioni termodinamiche - Processi reversibili ed irreversibili - Entropia e
secondo principio della termodinamica - Osmosi.
5 - Fenomeni elettromagnetici
Carica elettrica - Campo elettrostatico - Condensatori - Dielettrico - Polarizzazione del dielettrico - Corrente elettrica Correnti elettriche nei conduttori e negli elettroliti - Leggi di Faraday - Potenziale di azione e conduzione degli impulsi
nel sistema nervoso - Induzione magnetica - Legge di Ampere - Campo magnetico nella materia - Forza elettromotrice
indotta - Legge di Lenz - Equazioni di Maxwell - Onde elettromagnetiche.
6 - Fenomeni ondulatori
Equazione delle onde - Onde longitudinali e trasversali - Onde piane ed onde sferiche - Onde monocromatiche - Analisi
di Fourier - Effetto Doppler - Principio di Huygens - Il suono e le sue caratteristiche - Fisica dell'orecchio - Ultrasuoni.
7 - Elementi di ottica
Riflessione e rifrazione - Legge di Snell - Approssimazione dell'ottica geometrica - Diottro sferico - Lenti sottili Costruzione geometrica delle immagini - Microscopio - Ottica fisica - Sorgenti coerenti - Interferenza - Diffrazione Reticolo di diffrazione - Potere risolutivo di uno strumento ottico - Polarizzazione.
8 - Elementi di fisica moderna
Dualità onda-corpuscolo - Effetto fotoelettrico - Effetto Compton - Diffrazione degli elettroni - Relazioni di
indeterminazione di Heisenberg - Onde di De Broglie - Equazione d'onda di Schroedinger - Dimensioni e struttura degli
atomi - Orbitali e livelli energetici degli elettroni atomici - Assorbimento ed emissione della luce da atomi - Effetto
laser - Spettri atomici - Raggi X - Semiconduttori.
9 - Fisica delle radiazioni
Struttura del nucleo atomico - Radioattività e legge del decadimento radioattivo - Datazioni - Dosimetria ed effetti
biologici delle radiazioni - Problemi di radioprotezione.
Commenti al programma
Il programma ha la struttura dei corsi di Fisica biennali che prevedono la sequenza Meccanica (con a volte cenni sulle
onde meccaniche) e Termodinamica per poi completare con Elettomagnetismo, Ottica e cenni di Fisica moderna.
La successione degli argomenti sviluppati in questo corso vede invece la Termodinamica dopo l’Ottica in quanto
Termologia e Termodinamica, a differenza degli altri argomenti, trattano le modifiche interne dei corpi in conseguenza
di azioni meccaniche e trasmissione di energia. Da questo punto di vista la Termologia e la Termodinamica necessitano
di nozioni di meccanica come allo stesso modo di nozioni di elettromagnetismo.
Di seguito è esposta una programmazione approssimata della successione degli argomenti secondo i punti del
programma. Come indicato, le lezioni di Termodinamica sono svolte in coda al corso.
Essendo gli studenti liberi di seguire il testo loro più congeniale, la successione delle lezioni non fa riferimento ad
alcun capitolo di alcun testo
Programma A.A. 2015-16
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I punti 8 e 9 del programma sono svolti all’interno di altri argomenti, man mano che se ne presenta la necessità e
l’occasione, anche come richiami da altre discipline; per tipologia degli argomenti sono raggruppati a formare punti
del programma; da questo punto di vista, possono non essere considerati come “Conoscenze minime irrinunciabili per
il superamento dell’esame”; tutti gli altri punti invece sono da considerarsi “Conoscenze minime irrinunciabili per il
superamento dell’esame”.
Programmazione delle lezioni
1 - Introduzione
2 lezioni
2 - Meccanica
6 lezioni
3 - Meccanica dei fluidi
4 lezioni
5 - Fenomeni elettromagnetici
4 lezioni
6 - Fenomeni ondulatori
2 lezione
7 - Elementi di ottica
3 lezioni
4 - Termodinamica
4 lezioni
Gli argomenti dei punti 8 e 9 sono distribuiti nel corso delle lezioni, in accordo agli argomenti trattati
Un totale di 48-50 ore frontali a cui si devono aggiungere le ore per esercitazioni e laboratori.
Ogni lezione è di due ore con un intervallo di 10 minuti fra la prima e la seconda ora; la struttura della lezione
permette a volte di completare un argomento nella prima ora ed iniziare il successivo nella seconda. Di conseguenza,
la precedente programmazione delle lezioni deve essere osservata come una indicazione di massima della
distribuzione degli argomenti
Esempi di domande o esercizi
Sul sito http://bellia.ct.infn.it/bellia/www/biologia/Physics-main/compiti.html sono presenti i compiti d’esame dati
sin dall’AA 1990/91
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