FISICA
Corso di Laurea in Scienze e Tecnologie Biologiche
A.A. 2013/14
SCV0025
Docente: LIA FORTI
CFU
SSD
LEZIONI
ESERCITAZIONI
ANNO
LINGUA
9
FIS/07
48
36
I
Italiano
Obiettivi dell’insegnamento e risultati di apprendimento attesi
Presentare agli studenti le basi del metodo scientifico e sottolineare l’importanza della formulazione di modelli
matematici dei fenomeni di interesse. Fornire nozioni di base sui fondamenti della Meccanica, della
Fluidodinamica, Termodinamica, Elettricità ed Ottica ed esempi della loro utilità per la descrizione di fenomeni in
campo biologico e medico. Stimolare, tramite lo svolgimento di esercizi in aula, la capacità di affrontare lo studio
di un fenomeno scegliendo le grandezze utili per la sua descrizione, e formulando un semplice modello
matematico di relazione tra di esse.
Prerequisiti
Sono necessarie conoscenze di Matematica di base (nozioni elementari di algebra e trigonometria, concetti di
funzione e di derivata, 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.
Contenuti e programma del corso
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. 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. Conservazione della quantità di moto.
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, 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.
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.
Tipologia delle attività didattiche
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.
Testi e materiale didattico
Le slides utilizzate dal docente a lezione vengono messe a disposizione degli studenti on-line sul sito elearning 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
Modalità di verifica dell’apprendimento
L’esame consiste in una prova scritta ed una orale, 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 10-15 domande, comprendenti domande sulla teoria e semplici esercizi che
coprono l’intero arco del programma svolto, con risposte aperte e chiuse.
L’esame orale consiste in una discussione dell’elaborato scritto, in cui si verifica l’adeguata comprensione
delle domande e dei problemi, e la capacità di esporre e giustificare le strategie utilizzate per la loro
risoluzione.
E’ prevista una prova in itinere a metà corso ma senza attribuzione di votazione utile per il giudizio finale.
Orario di ricevimento
Ricevimento su appuntamento concordato via E-mail
