Università di Napoli Federico II, Facoltà di Scienze MM.FF.NN.
Corso di Laurea in Scienze Biologiche (centro storico, 1°)
a.a. 2005-2006, 1° anno, 2° semestre
Programma del corso integrato "Fisica ed Elementi di Informatica e
Laboratorio"
Il corso integrato di Fisica e Laboratorio si propone di fornire allo studente di Scienze Biologiche le
basi fondamentali di Fisica, indispensabili alla comprensione della biologia, e di fornire una
introduzione alla elaborazione dei dati in laboratorio. Quest'ultima parte è di grande importanza, in
quanto il biologo svolgerà, presumibilmente, gran parte della sua attività lavorativa futura nei
laboratori, e necessita quindi di apprendere gli strumenti fondamentali per la raccolta e l'analisi dei
dati sperimentali.
Il programma può essere diviso in due parti: una prima parte (argomenti 1-11) di Fisica, fortemente
orientata per studenti di Biologia, ed una seconda di laboratorio (12-16).
Elementi di metrologia. Dimensioni ed unità di misura. Il Sistema Internazionale (SI). Notazione
con potenze di dieci. Cifre significative. Conversione di unità di misura. Rappresentazione grafica
dei risultati sperimentali. Tabelle. Grafici. Istogrammi.
Cinematica. Velocità media ed istantanea. Accelerazione. Il moto uniformemente accelerato. Moto
in due dimensioni. I vettori. Algebra vettoriale. Accelerazione tangenziale e radiale. Il moto del
proiettile. Moto circolare.
Dinamica. I sistemi di riferimento inerziali. Quantità di moto. Le forze. Le tre leggi di Newton.
Forza di gravità. Lavoro. Energia potenziale. Energia cinetica. Forze conservative. Conservazione
dell'energia meccanica. Le forze di attrito.
Fisica dei liquidi. Densità. Pressione. Principio di Pascal. Principio di Archimede. Il moto dei fluidi
ideali. Equazione di continuità. La legge di Bernoulli. Idrostatica. Legge di Stevino. Viscosità e
fluidi reali. Legge di Poiselle. Numero di Reynolds. Legge di Stokes.
Oscillazioni e onde. La molla. Legge di Hooke. Moto armonico semplice. Il pendolo semplice.
Energia potenziale elastica. Onde. Onde longitudinali e trasversali. Analisi di Fourier. Onde
sinusoidali. Velocità delle onde. Intensità. Il suono.
Ottica geometrica. La natura della luce. Propagazione rettilinea. Riflessione. Rifrazione. Lenti
sottili. Equazione del costruttore di lenti. L'equazione fondamentale delle lenti.
Occhio e strumenti ottici. La struttura dell'occhio. I difetti della vista. La lente di ingrandimento.
Aberrazioni. Il microscopio composto. Potere risolutivo.
Elettrostatica. Conduttori ed isolanti. La carica elettrica. La legge di Coulomb. Campo e potenziale
elettrico. La legge di Gauss. Il condensatore.
Conduzione. Prima e seconda legge di Ohm. La resistenza. Effetto Joule. Circuito RC e membrane
plasmatiche.
Magnetismo. Magnetostatica. Il campo magnetico. Forza di Lorentz. Forza su un filo percorso da
corrente. Campo magnetico generato da un filo percorso da corrente. Legge di Ampére.
Radiazioni. Radioattività naturale. Raggi e. Leggi del decadimento radioattivo. Isotopi
radioattivi e loro utilizzo in medicina. La produzione di raggi X. Spettri di raggi X. Effetti biologici
delle radiazioni. Dose e dose equivalente. Radioprotezione e radioterapia.
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La seconda parte del corso consta di lezioni in aula di statistica ed esperimentazioni, nonché di due
esperienze da svolgersi in laboratorio. A tal fine, gli studenti saranno invitati all'inizio di Maggio a
formare gruppi di 3-4 studenti, che svolgeranno insieme l'esperienza e la relazione. Si raccomanda
la frequenza alle lezioni relative al laboratorio, la maggior parte degli argomenti non si trovano sui
libri di testo. La frequenza al laboratorio è obbligatoria e verificata dal docente. Gli studenti sono
tenuti a presentare la relazione sull’esperienza entro una settimana dalla data dell’esperienza stessa.
Statistica. Probabilità. Distribuzioni di frequenza. Media e deviazione standard. La distribuzione di
Gauss. Errori sistematici, di sensibilità e casuali. Errori relativi. Propagazione degli errori. Errore
standard. Regressione lineare. Test di ipotesi: discrepanza, test t di Student e test del 2.
Informatica: uso di un computer con sistema operativo Windows. Il programma Microsoft Excel.
Calcoli matematici e statistici con Excel. Internet. Ricerche bibliografiche in rete.
Misure di meccanica: il calibro a scorrimento. Il calibro Palmer. Misure di lunghezza. Misure di
volumi. La bilancia elettronica. Misure di massa. Misure di densità. Propagazione degli errori.
Discrepanza.
Misure di ottica: verifica della legge dei punti coniugati. Regressione lineare. Misura della distanza
focale della lente.
Microscopia:misure di dimensioni di campioni biologici con un microscopio composto.
Micrometria. Istogramma. Variabile normale ridotta. Test del2 sull'ipotesi di distribuzione
Gaussiana.
Modalità di accertamento del profitto
Gli studenti hanno la possibilità di sostenere 4 prove intercorso che possono essere valutate ai fini
del voto finale:
1.Prima prova intercorso, che verte su esercizi di meccanica e fisica dei liquidi, generalmente nel
mese di Aprile (voto individuale in /30)
2.Seconda prova intercorso, che verte su esercizi di onde, ottica ed elettromagnetismo,
generalmente nel mese di Giugno (voto individuale in /30)
3.Prima prova di laboratorio, di meccanica o ottica, generalmente nel mese di Maggio (voto di
gruppo in /30)
4.Seconda prova di laboratorio, di ottica o microscopia, generalmente nel mese di Giugno (voto di
gruppo in /30)
Gli studenti possono essere esonerati dalla prova orale se hanno partecipato a tutte le prove e la
media è superiore a 21/30. Il voto finale corrisponde al voto medio approssimato all’intero più
vicino. Gli studenti sono comunque liberi di sostenere l’esame orale per migliorare il voto riportato
nelle prove intercorso.
Gli studenti devono obbligatoriamente sostenere l’esame l’orale se sono stati assenti in una o più
delle quattro prove, ovvero hanno riportato un voto medio non superiore a 21/30 nelle quattro
prove.
La prova orale verte su tutti gli argomenti del programma.
Le prove di esonero hanno validità per l’intero anno accademico.
I risultati delle prove vengono pubblicate in via telematica sul sito web-docenti.
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