FISICA M - Z

FIS/07 - 9 CFU - 2° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

ANTONIO TRIGLIA
Email: antonio.triglia@unict.it
Edificio / Indirizzo: Dipartimento di Fisica e Astronomia - Cittadella Universitaria - Edificio 10 - ultimo piano
Telefono: 0957382816
Orario ricevimento: Giovedì dalle 08:30 alle 10:30 Inviare mail per confermare ricevimento o per fissare altro giorno


Obiettivi formativi

Il bagaglio di conoscenze fornito allo studente lo mette in grado di affrontare i corsi più specifici del piano di studi; particolare importanza viene data al contributo della fisica nelle applicazioni nel campo biomedico contenute nel programma. Al termine del corso, lo studente avrà appreso gli elementi fondamentali del metodo sperimentale, le leggi fisiche di base e avrà avuto modo di conoscere diverse applicazioni delle stesse in campi inerenti al corso di studio. La correttezza formale nell’esposizione degli argomenti trattati viene tenuta in particolare considerazione, nell'ambito delle conoscenze matematiche acquisite dallo studente in corsi precedenti. Si intendono perseguire i seguenti obiettivi formativi: - una conoscenza e una capacità di comprensione riguardo ai fondamenti della fisica - competenze applicative relative a procedure metodologiche e strumentali utili anche per la ricerca in campo biologico.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Sono previste lezioni frontali ed esempi di applicazione su specifici argomenti. Le lezioni frontali avranno per oggetto contenuti metodologici della disciplina per alcuni argomenti trattati nel corso e contenuti applicativi per la maggioranza degli argomenti trattati. Gli Allievi approfondiranno attivamente i contenuti applicativi durante alcune lezioni che si svolgeranno nel Laboratorio di Fisica del Dipartimento di Fisica e Astronomia.


Prerequisiti richiesti

Conoscenze di base di analisi matematica, geometria e trigonometria



Frequenza lezioni

Obbligatoria - Sono consentite assenze per non più di 19 ore, pari al 30% delle ore complessive di lezione. La frequenza alle lezioni e naturalmente lo studio conseguente sarà di grande utilità per la comprensione dei vari argomenti e consentirà agli Allievi la partecipazione ai frequenti test di verifica interattiva in aula. La comprensione degli argomenti trattati nella parte iniziale del corso è assolutamente necessaria per l'apprendimento degli argomenti successivi.



Contenuti del corso

Fisica Generale

INTRODUZIONE: Grandezze fisiche, unità di misura, cifre significative, errore di misura, grandezze scalari e grandezze vettoriali, operazioni con i vettori, componenti di un vettore e versori.

LA DESCRIZIONE DEL MOTO: Vettori spostamento, velocità e accelerazione, moto con velocità costante, moto con accelerazione costante, moto in due dimensioni.

FORZA E MOTO: I, II e III Legge di Newton, forza gravitazionale, moto di un proiettile, forze di attrito, dinamica del moto circolare; moto di una sfera in un liquido.

ENERGIA E LAVORO: Lavoro svolto da una forza variabile, energia cinetica e teorema dell’energia cinetica, forze conservative, energia potenziale, conservazione dell’energia meccanica.

ONDE MECCANICHE E SUONO: Moto armonico, propagazione di un impulso e di un’onda, onde acustiche e suono, decibel.

I FLUIDI: La pressione nei fluidi, la legge di Stevino, il principio di Archimede, il teorema di Bernoulli, moto laminare di un fluido viscoso: legge di Stokes, legge di Poiseuille, fenomeni di superficie: legge di Laplace, tensione superficiale e fenomeni di capillarità.

TEMPERATURA, CALORE E PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA: Termometri e scale di temperatura, dilatazione termica di solidi e liquidi, legge dei gas perfetti, teoria cinetica dei gas, calore specifico, calore latente e cambiamenti di fase, conduzione del calore, trasformazioni termodinamiche, lavoro nelle trasformazioni termodinamiche, energia interna, il primo principio della termodinamica.

CARICA ELETTRICA, CAMPO E POTENZIALE ELETTROSTATICO: La carica elettrica, conduttori e isolanti, la Legge di Coulomb, il campo elettrostatico, linee di forza, il potenziale e l’energia potenziale elettrostatica, la capacità elettrostatica.

CORRENTE ELETTRICA: la corrente elettrica, resistenza e legge di Ohm, superconduttori, modello per la conduzione elettrica, energia e potenza elettrica.

CAMPI MAGNETICI: Moto di una particella carica in un campo magnetico, forza magnetica su un conduttore percorso da corrente, campo magnetico prodotto da una corrente, la legge di Biot-Savart, la legge di Faraday e l’induzione, densità di energia in un campo magnetico.

ONDE ELETTROMAGNETICHE: le onde elettromagnetiche, l’energia trasportata dalle onde elettromagnetiche, lo spettro delle onde elettromagnetiche.
OTTICA GEOMETRICA: riflessione, rifrazione e dispersione della luce, riflessione totale, le fibre ottiche, lenti e formazioni delle immagini

Fisica biomedica

ONDE ELASTICHE: Applicazione degli ultrasuoni

MECCANICA DEI FLUIDI: Circuito idrodinamico del sangue, lavoro e potenza cardiaca. Aneurisma e stenosi, embolia gassosa. Velocità di eritrosedimentazione, centrifugazione.

FENOMENI ELETTRICI : La propagazione degli impulsi nervosi in fibre mieliniche e amieliniche.

ONDE ELETTROMAGNETICHE E RADIAZIONI: Ottica della visione. la lente di ingrandimento e il microscopio ottico, i campi elettromagnetici e gli effetti sulla salute umana



Testi di riferimento

  1. Jewett&Serway: Principi di Fisica, Vol I, V edizione, EdiSES, 2015 Napoli
  2. E. Ragozzino: Principi di Fisica, EdiSES, 2006 Napoli
  3. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Fondamenti di Fisica – vol. 1, VI ed., CEA, Milano
  4. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Fondamenti di Fisica – vol. 2, VI ed., CEA, Milano

Altro materiale didattico

studium.unict.it



Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1INTRODUZIONE: Conoscenze propedeutiche al corso. Grandezze fisiche, unità di misura, prefissi per la potenza di dieci, cifre significative, errore di misura, sistemi di coordinate Conoscenze propedeutiche: appendice A.1, A.2- appendice B.1-B.4, B.6; B.8 – appendice D Cap. 1: pagg. 4-13, parr. 1.1-1.6 
2INTRODUZIONE: grandezze scalari e grandezze vettoriali, operazioni con i vettori, componenti di un vettore e versori, prodotto scalare, prodotto vettorialeCap. 1: pagg. 13-28, parr. 1.7-1.9 Prodotto scalare: Cap 6: pagg. 158-160, par. 6.3 Prodotto vettoriale: Cap 10: pag 318, 2°parte del par. 10.5 (pag. 318) 
3LA DESCRIZIONE DEL MOTO: Vettori spostamento, velocità e accelerazione, moto con velocità costante, moto con accelerazione costante, moto in due dimensioniCap. 2: Una dim., pagg. 37-59, parr. 2.1-2.7 Cap. 3: Due dim. Pagg. 69-83 parr. 3.1, 3.2, 3.3-3.5 
4FORZA E MOTO: Sistemi di riferimento inerziali. La massa inerziale. I, II e III Legge di Newton, forza gravitazionaleCap. 4: Leggi del moto pagg. 97-114, parr. 4.1-4.7 
5FORZA E MOTO: moto di un proiettile, forze di attritoCap. 5: Forze di attrito pagg. 125-130, parr.5.1 
6FORZA E MOTO: dinamica del moto circolare, moto di una sfera in un liquidoCap. 5: Appl. Leggi del moto pagg. 131-135, 138-140, 142-144 parr. 5.2, 5.4, 5.5 
7ENERGIA E LAVORO: Lavoro svolto da una forza variabile, energia cinetica e teorema dell’energia cineticaCap. 6: pagg. 155-168, parr. 6.1-6.5 
8ENERGIA E LAVORO: forze conservative, energia potenziale, conservazione dell’energia meccanica. Considerazioni energetiche sul moto dei pianeti e dei satelliti, spettri atomici e teoria di Bohr dell’atomo di idrogenoCap. 6: pagg. 168-174, 176-179, parr. 6.6 - 6.9 (parr. 6.8-6.9: approfondimento) Cap. 7: pagg. 193-213 par 7.1-7.5 (par. 7.4 approfondimento) Cap 11: 364-374 par 11.4-11.5 (paragrafi di approfondimento) 
9ONDE MECCANICHE E SUONO: Moto armonicoCap. 12: pagg. 391-400, 403-405, parr. 12.1-12.4, 12.6, 12.7 (parr. 12.6-12.7: approfondimento) 
10ONDE MECCANICHE E SUONO: propagazione di un impulso e di un’onda, onde acustiche e suono, decibelCap. 13: pagg. 416-423, 429-431, 435-438, parr. 13.1, 13.2, 13.6, 13.8 Halliday vol 1. Cap. 17: pagg. 391 - 392, par. 17.6 Materiale didattico distribuito 
11ONDE MECCANICHE E SUONO: Applicazione degli ultrasuoniMateriale didattico distribuito (approfondimento) 
12I FLUIDI: La pressione nei fluidi, principio di Pascal, la legge di Stevino, il principio di Archimede,Cap. 15: pagg. 482- 492, parr. 15.1-15.4 
13I FLUIDI: Portata, il teorema di Bernoulli, effetto venturi: aneurisma e stenosi, bruciatore a gas di Bunsen, spruzzatoriCap. 15: pagg. 493- 498, parr. 15.5-15.8 (par. 15.8 approfondimento) Ragozzino. Cap.5 pagg. 150-152, par. 9 
14I FLUIDI: moto laminare di un fluido viscoso: legge di Poiseuille, circuito idrodinamico del sangue, lavoro e potenza cardiaca; legge di Stokes, velocità di eritrosedimentazione, centrifugazione, diffusione molecolare, osmosiRagozzino. Cap.5 pagg. 152-161, 162-177 parr. 10-13, 15-18 (parr. 15-18: approfondimento) 
15I FLUIDI: fenomeni di superficie: legge di Laplace e fenomeni di capillarità, embolia gassosa.Ragozzino. Cap.5 pagg. 177-189, parr. 19-24 
16Riepilogo argomenti trattati 
17VERIFICA IN ITINERE 
18TEMPERATURA, CALORE E PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA: Termometri e scale di temperatura, dilatazione termica di solidi e liquidi,Cap. 16: pagg 516- 525 parr.16.1-16.3 
19TEMPERATURA, CALORE E PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA: legge dei gas perfetti, teoria cinetica dei gas (interpretazione molecolare della temperatura), calore specifico, calori specifici molariCap. 16: pagg. 525- 528, 530-532 parr.16.4-16.5 Cap. 17: pagg. 545- 550, 562-564 parr.17.1-17.2, 17.7 
20TEMPERATURA, CALORE E PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA: calore latente e cambiamenti di fase, conduzione del calore,Cap. 17: pagg. 550- 554 par.17.3 Cap. 17: pagg. 569- 570 par.17.10 
21TEMPERATURA, CALORE E PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA: trasformazioni termodinamiche e lavoro nelle trasformazioni termodinamiche, energia interna, il primo principio della termodinamica.Cap. 17: pagg. 554- 561 parr.17.4-17.6  
22CARICA ELETTRICA, CAMPO E POTENZIALE ELETTROSTATICO: La carica elettrica, conduttori e isolanti, la Legge di Coulomb, il campo elettrostatico, linee di forza, moto di particelle cariche in un campo elettrico uniforme, teorema di GaussCap. 19: pagg. 620-636, 636-644 parr. 19.1- 19.7, 19.8-19.10 (parr. 19.9-19.10: approfondimento) 
23CARICA ELETTRICA, CAMPO E POTENZIALE ELETTROSTATICO: il potenziale e l’energia potenziale elettrostatica, la capacità elettrostatica, densità di energia in un campo elettricoCap. 20: pagg. 657-661; 671-674 parr. 20.1- 20.3, 20.7 
24CORRENTE ELETTRICA: la corrente elettrica, resistenza e legge di Ohm, modello per la conduzione elettrica, energia e potenza elettrica. La propagazione degli impulsi nervosi in fibre mieliniche e amielinicheCap. 21 pagg. 698-713 parr. 21.1-21.5 (par. 21.4 approfondimento) Materiale didattico distribuito 
25CAMPI MAGNETICI: Moto di una particella carica in un campo magnetico, spettrometro di massa, ciclotroneCap. 22: pagg. 744- 753 parr. 22.1-22.4 (par. 22.4 approfondimento) 
26CAMPI MAGNETICI: forza magnetica su un conduttore percorso da corrente, campo magnetico prodotto da una corrente, la legge di Biot-Savart, forza magnetica prodotta da due conduttori paralleli, teorema di AmpereCap. 22: pagg. 754-755; 758-759; 761-766 parr. 22.5; 22.7, 22.8-22.10 (par. 22.9: approfondimento) 
27CAMPI MAGNETICI: la legge di Faraday e l’induzione, densità di energia in un campo magnetico.Cap. 23: pagg. 781-785; 791-794; 801- 803 parr. 23.1; 23.3; 23.7 
28ONDE ELETTROMAGNETICHE: le onde elettromagnetiche, l’energia trasportata dalle onde elettromagnetiche, lo spettro delle onde elettromagnetiche, la legge di Wien,Cap. 24 pagg. 826-829, 830-832, 836-839 parr. 24.3, 24.4, 24.6, 24.7 
29ONDE ELETTROMAGNETICHE: i campi elettromagnetici e gli effetti sulla salute umana,Materiale didattico distribuito 
30OTTICA GEOMETRICA: riflessione, rifrazione e dispersione della luce, riflessione totale, le fibre ottiche.Cap. 25 pagg. 852-860, 865-869 parr. 25.1-25.4, 25.7, 25.8 
31OTTICA GEOMETRICA: lenti e formazioni delle immagini, ottica della visioneCap.26: pagg. 879-900, par. 26.1-26.5  
32OTTICA GEOMETRICA: la lente di ingrandimento e il microscopio ottico,Halliday vol 2. Cap.34 par. 34.8 (approfondimento) 
33Riepilogo argomenti trattati 
34VERIFICA IN ITINERE 


Verifica dell'apprendimento


MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

Vengono effettuate due verifiche in itinere, la prima a metà corso e riguarda la parte del programma fino alla fluidodinamica, la seconda alla fine del corso e riguarda gli argomenti della restante parte del programma. Coloro che superano le verifiche in itinere sono esonerati dal compiere la prova scritta prevista per l’esame finale, qualora questo venga sostenuto entro la sessione autunnale di esami; gli allievi esonerati dovranno comunque prenotarsi sul portale per l'appello prescelto con la nota "SOLO ORALE"

Le prove consistono nella somministrazione di un certo numero di quesiti (normalmente 10) a risposta chiusa e la durata della prova è fissata in 90 minuti.

L’esame finale consiste in una prova scritta consistente nella risoluzione di alcuni esercizi (normalmente 4) ed in un esame orale per verificare la conoscenza, la comprensione e l’esposizione degli argomenti trattati durante le lezioni. Gli allievi che hanno riportato grave insufficienza nella prova scritta sono sconsigliati dal presentarsi all’esame orale


ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

Le leggi della dinamica, forze di attrito, forze conservative, lavoro ed energia, onde acustiche, teorema di Bernoulli, stenosi, aneurisma, velocità di eritrosedimentazione, campo elettrico e potenziale elettrico, legge di Faraday, le onde elettromagnetiche, fibre ottiche, ….




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