Il corso si propone di fornire allo studente gli elementi di base di alcuni argomenti di Fisica e di descrivere le metodiche della Fisica applicata ai fenomeni biologici.
Al termine del corso, lo studente sarà in grado di schematizzare un fenomeno in termini di grandezze fisiche. Lo studente applicherà il metodo scientifico allo studio di fenomeni naturali e sarà in grado di valutare criticamente analogie e differenze tra sistemi fisici.
Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding): lo studente acquisirà la conoscenza delle leggi che regolano la cinematica, la dinamica, la meccanica dei fluidi, la termologia e l’elettromagnetismo.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding): lo studente sarà in grado di valutare e descrivere quantitativamente i fenomeni fisici negli ambiti oggetto del programma di studio.
Autonomia di giudizio (ability of making judgements): lo studente svilupperà autonomia di giudizio e senso critico per la corretta interpretazione dei fenomeni fisici.
Abilità comunicative (communication skills): lo studente acquisirà la capacità di descrivere con proprietà di linguaggio i fenomeni fisici, e di fornirne una adeguata interpretazione.
Capacità di apprendimento (learning skills): Lo studente acquisirà adeguati strumenti conoscitivi per l'aggiornamento continuo delle conoscenze e potrà accedere alla letteratura specializzata nel campo della fisica applicata ai sistemi biologici.
Descrizione generale sintetica
Il corso mira a far acquisire i principali concetti di base del calcolo delle probabilità e della statistica.
Obiettivi formativi generali dell'insegnamento in termini di risultati di apprendimento attesi:
Il metodo didattico utilizzato per lo svolgimento dell'insegnamento è basato su lezioni frontali ed esercitazioni.
Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel Syllabus.
Le lezioni sono tenute in aula con l'ausilio di slide, messe a disposizione degli studenti sul portale
Studium. Le slide non sostituiscono i testi di riferimento, ma, oltre che agevolare la comprensione della
lezione, forniscono un dettaglio puntuale sul programma svolto.
Le lezioni frontali teoriche sono intervallate da esercitazioni pratiche, svolte nella
stessa aula di lezione. Gli studenti sono invitati a formare piccoli gruppi di lavoro (massimo 2-3 persone)
per lo svolgimento delle esercitazioni proposte.
Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.
Algebra elementare. Geometria euclidea. Elementi di trigonometria. Uso della notazione scientifica.
Conoscenze di matematica presenti in tutti i programmi delle scuole superiori.
Come da Regolamento del Corso di Laurea.
La frequenza delle lezioni è obbligatoria.
Programma del corso
Parte introduttiva: Grandezze fisiche. Sistema di Unità di Misura SI. Grandezze scalari e grandezze vettoriali. Somma e differenza tra vettori. Prodotto scalare e prodotto vettoriale. Versori. Cenni sulla teoria degli errori nelle misure sperimentali. Errori casuali ed errori sistematici.
Elementi di Meccanica: Moto in una dimensione. Vettore posizione e vettore spostamento. Moto rettilineo uniforme. Velocità media e velocità istantanea. Accelerazione media ed accelerazione istantanea. Moto uniformemente accelerato. Moto circolare. Concetto di massa e di densità. Concetto di forza. Principi della dinamica. Quantità di moto e conservazione della quantità di moto. Forza Gravitazionale e Forza Peso. Legge di Hooke. Lavoro compiuto da una forza. Potenza. Definizione di Energia Cinetica ed Energia Potenziale. Teorema dell’energia cinetica. Forze Conservative e Forze non Conservative. Conservazione dell’energia meccanica. Esempi e cenni di applicazioni alla biomeccanica.
Elementi di Fluidostatica e Fluidodinamica: Moto stazionario ed equazione di continuità. Legge di Stevino. Fluidi non viscosi: il teorema di Bernoulli. Fluidi viscosi: moto laminare e moto turbolento. Forze di coesione e tensione superficiale nei liquidi.
Elementi di Termologia: Leggi dei gas perfetti e dei gas reali. Temperatura e calore. Meccanismi di trasmissione del calore: convezione, conduzione, irraggiamento. Transizioni di fase.
Elementi di Elettromagnetismo: Proprietà delle cariche elettriche. Isolanti e Conduttori. La legge di Coulomb. Il vettore Campo Elettrico. Potenziale elettrico. Capacità. Corrente elettrica. Legge di Ohm. Il vettore campo magnetico. Forza magnetica.
Fenomeni ondulatori nei sistemi biologici: Cenni sul meccanismo dell’udito. Cenni sul meccanismo della visione. Lo spettro delle onde elettromagnetiche e relative applicazioni biologiche.
Le tecniche di campionamento: il campione casuale semplice, sistematico, stratificato, a grappoli, a stadi.
Statistica descrittiva. Distribuzioni di frequenza. Tabelle. Grafici, istogrammi, diagramma a barre. Indici di tendenza centrale. Indici di dispersione.
Cenni di calcolo delle probabilità. Definizione di probabilità; Eventi; Probabilità condizionata; Teorema di Bayes; Principio delle probabilità totali; Variabili aleatorie discrete; Media, varianza e deviazione standard; Distribuzioni discrete notevoli: Bernoulli, binomiale, uniforme, geometrica, Poisson; Distribuzioni continue: uniforme, normale esponenziale.
Distribuzioni di campionamento: distribuzione t-student, distribuzione di Fisher;
Inferenza statistica: stima puntuale e stima di intervallo. Intervallo di confidenza: per una media, per la differenza tra due medie, per una proporzione, per la differenza tra due proporzioni.
Principi della verifica di ipotesi (l’ipotesi nulla. Gli errori di I tipo e II tipo. La potenza di un test).
Test parametrici per le verifica di ipotesi: una media; confronto tra due medie nel caso di campioni indipendenti e appaiati.
- Introduzione alla Fisica, MIELE – PISANTI – Edises
- Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises
Testi di riferimento:
Lantieri PB, Risso D, Ravera G: Statistica medica per le professioni sanitarie, II ed. McGraw-Hill
Le presentazioni (ppt o pdf) utilizzate durante le lezioni saranno distribuite agli studenti durante il periodo delle lezioni e saranno rese accessibili in una cartella Dropbox.
Il materiale didattico viene messo a disposizione degli studenti su studium.unict.it
FISICA | ||
Argomenti | Riferimenti testi | |
1 | Grandezze fisiche e unità di misura | Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises |
2 | Vettori e operazioni fra vettori | Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises |
3 | Errori di misura | Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises |
4 | Moto rettilineo uniforme | Introduzione alla Fisica, MIELE – PISANTI – Edises |
5 | Velocità e accelerazione | Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises |
6 | Concetti di massa, densità e forza | Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises |
7 | Leggi della dinamica | Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises |
8 | Lavoro | Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises |
9 | Energia cinetica ed Energia potenziale | Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises |
10 | Forze Conservative e non Conservative | Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises |
11 | Teorema di Bernoulli | Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises |
12 | Legge dei gas perfetti | Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises |
13 | Meccanismi di trasmissione del calore | Introduzione alla Fisica, MIELE – PISANTI – Edises |
14 | Legge di Coulomb | Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises |
15 | Legge di Ohm | Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises |
16 | Il campo magnetico | Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises |
17 | Fenomeni ondulatori nei sistemi biologici | Materiale fornito dal docente |
STATISTICA | ||
Argomenti | Riferimenti testi | |
1 | Introduzione, statistica descrittiva | Capitoli 1 e 3 + materiale didattico integrativo |
2 | Raccolta e organizzazione dei dati, Indici di tendenza centrale e dispersione | Capitoli 4 5 e 6 + materiale didattico integrativo |
3 | calcolo delle probabilità e distribuzioni di probabilità | Capitolo 8 + materiale didattico integrativo |
4 | Rappresentazione grafica dei dati | Capitolo 7 + materiale didattico integrativo |
5 | Campionamento e inferenza statistica | Capitolo 10 + materiale didattico integrativo |
6 | Stime di parametri per intervallo | Capitolo 9 + materiale didattico integrativo |
7 | Test di ipotesi | Capitolo 10 + materiale didattico integrativo |
La verifica dell’apprendimento è affidata ad un esame finale orale. Attraverso domande relative a punti qualificanti delle varie parti del programma si tende ad accertare il livello di conoscenza complessiva acquisita dal candidato, la sua capacità di affrontare criticamente gli argomenti studiati e di mettere in correlazione le varie parti del programma.
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
Criteri per l’attribuzione del voto finale:
Alla formulazione del voto finale concorreranno in egual misura la padronanza mostrata nelle argomentazioni qualitative e quantitative, la visione critica degli argomenti affrontati durante il corso e la capacità di mettere in correlazione le varie parti del programma.
L'esame finale consiste in una prova scritta ed un colloquio orale.
La prova scritta è costituita da esercizi e domande di teoria.
Chi non supera la prova scritta, non può sostenere l'orale. La prova scritta può essere visionata prima delle prove orali.
Salvo diversa comunicazione:
Note:
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
Sul portale studium.unict.it saranno messi a disposizione esercizi svolti.