00405 - FISICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente: - acquisisce gli elementi e i concetti di base della descrizione delle grandezze fisiche e dei fenomeni nei quali sono coinvolte; - è capace di utilizzare tali conoscenze per le fondamentali applicazioni in campo fisiologico, chimico, biofisico, diagnostico strumentale e terapeutico.

Contenuti

Introduzione al corso:
le scienze e le scienze fisiche. Il metodo scientifico. La misura in fisica. Unità di misura. Il Sistema Internazionale (SI). Il Sistema cgs. Equazioni dimensionali. Errori di misura. Cifre significative. Arrotondamento e troncamento.

Probabilità e Statistica:
introduzione. Aleatorieta, verosimiglianza, probabilità. Probabilità aprioristica e frequentistica. Assiomi della probabilità. Esperimenti aleatori. La variabile aleatoria binaria, binomiale, uniforme. Valor medio di una variabile aleatoria. Statistica: campionamento casuale. Media aritmetica.

Cinematica:
introduzione. Grandezze scalari e vettoriali. Vettori: somma e differenza di vettori. Prodotto di un vettore per uno scalare. Prodotto scalare e prodotto vettoriale. Scomposizione di vettori. Moto in una dimensione. Diagrammi spazio tempo. Velocità media e velocità istantanea. Accelerazione media. Accelerazione istantanea. Moto uniformemente accelerato. Caduta dei gravi. Moto circolare uniforme. Accelerazione centripeta. Composizione delle velocità. Moti in due dimensioni.

Dinamica:
introduzione. Principio di inerzia. Masse. Forze. I principi della dinamica. Quantità di moto. Conservazione della quantità di moto.

Forze, lavoro, energia:
introduzione. Lavoro: definizione e unità di misura. Energia. Energia cinetica. Energia potenziale gravitazionale. Forze conservative. Conservazione dell'energia meccanica. Forze di attrito. Forze elastiche. Legge di Young. Moto armonico semplice. Energia potenziale elastica. Conservazione dell'energia nel moto armonico.

Forza Gravitazionale:
introduzione. Leggi di Keplero. Legge di gravitazione universale. Energia potenziale in un campo gravitazionale.

Sistemi di punti materiali:
introduzione. Momento di una forza. Momento angolare. Conservazione del momento angolare. Momento di inerzia. Momento angolare ed energia cinetica di rotazione del corpo rigido.

Fluidi:
introduzione. Liquidi. Densità, pressione; definizioni ed unità di misura. Principio di Archimede. Pressione idrostatica. Fluidi ideali. Teorema di Bernoulli.Fluidi reali. Viscosità. Legge di Poiseuille. Diffusione. Tensione superficiale. Capillarità.

Termodinamica:
introduzione. Misura della temperatura. Misura del calore.  Leggi dei gas perfetti. Teoria cinetica dei gas. Equivalente meccanico della caloria. I e II principio della termodinamica. Entropia. Trasmissione del calore: conduzione, convezione, irraggiamento.

Elettrostatica:
introduzione. Elettrizzazione dei corpi. Carica elettrica. Legge di Coulomb. Campo elettrico. Teorema di Gauss. Potenziale elettrostatico. Capacità. Densità di energia in un campo elettrostatico. Condensatori in serie e in parallelo.

Elettrodinamica:
corrente elettrica. Legge di Ohm. Resistenza di un conduttore metallico. Resistività. Resistenze in serie e in parallelo. Potenza dissipata in un circuito elettrico. Cenni ai transienti di carica/scarica di un condensatore in un circuito resistivo.
Magnetismo. Effetti magnetici delle correnti. Forza di Lorentz. Teorema di Ampere. Il campo magnetico nella materia. Diamagnetismo. Paramagnetismo. Ferromagnetismo.Induzione elettromagnetica: leggi di Faraday e di Lenz. Auto e mutua induzione. Densità di energia in un campo magnetostatico. Equazioni di Maxwell

Fenomeni ondulatori:
introduzione. Propagazione per onde. Propagazione di una perturbazione in un mezzo materiale. Velocità di propagazione. Onde Sinusoidali: frequenza, lunghezza d'onda, ampiezza e fase di un'onda. Equazione di un onda sinusoidale unidimensionale. Onde longitudinali e trasversali.Onde stazionarie. Intensità . Onde sonore. Onde elettromagnetiche. Spettro delle onde elettromagnetiche.

Ottica geometrica:
introduzione. Riflessione. Rifrazione. Indice di rifrazione. Angolo limite. Guide di luce: fibre ottiche. Specchi piani. Specchi concavi. Lenti. Costruzione dell'immagine di un oggetto prodotta da una lente; costruzione geometrica e formulazione analitica. Ingrandimento. Lente d'ingrandimento semplice,  microscopio. Aberrazioni delle lenti.

Interferenza e diffrazione:
introduzione. Interferenza. Interferenza di Young. Diffrazione da una fenditura. Principio di Huygens. Diffrazione da più fenditure. Reticolo di diffrazione. Potere risolutivo del microscopio. Polarizzazione della luce. Polarizzatori.  Lo spettroscopio e la spettroscopia.

Fisica moderna:
introduzione. Corpo nero. Teoria dei quanti di Plank. Spettri di emissione e di assorbimento. Legge dell' assorbimento. Spettri a righe. Cenni di teoria della relatività. Effetto fotoelettrico. Effetto Compton. I fotoni. Energia del fotone. I modelli atomici: di Thompson, di Rutherford e di Bohr. I principi della meccanica quantistica. Radioattività. Radioprotezione. Struttura del nucleo atomico.

Testi/Bibliografia

F. Borsa, A. Lascialfari - Principi di Fisica per indirizzo biomedico e farmaceutico - EsiSES (Na)
P.A. Tipler    - Invito alla fisica–  Zanichelli (Bo)
E. Ragozzino - Principi di Fisica - EdiSES (Na)

Metodi didattici

Lezioni frontali. Esercitazioni e simulazioni al computer.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame finale mira a valutare il raggiungimento degli obiettivi didattici:
- conoscenza delle leggi fisiche fondamentali e di quelle rilevanti per le successive applicazioni;
- capacità di svolgere semplici esercizi fino alla soluzione quantitativa (formula risolutiva, risultato numerico con tre cifre significative, unità di misura). La verifica dell'apprendimento è effettuata tramite una prova scritta ed una orale. La prova scritta consiste di 6 esercizi, 3 riferiti alla prima parte del corso e 3 alla seconda, da svolgere in 1h30. Fino a 3 esercizi svolti correttamente incluso il risultato numerico, ciascun esercizio vale 6 punti; oltre il terzo corretto, ciascun ulteriore esercizio corretto vale 4 punti. Quindi la prova scritta è considerata superata (equivalente a 18/30) con 3 esercizi svolti correttamente su 6. La prova scritta è valida 3 mesi, oltre i quali deve essere ripetuta. In alternativa sono previste 2 prove scritte in itinere con 3 esercizi ciascuna della durata di 45', una a metà del corso ed una alla fine del corso. Il punteggio finale è calcolato sulla somma delle 2 prove in itinere con le modalità già descritte. Le prove in itinere, se sufficienti, sono valide un anno. La prova orale consiste di alcune domande sugli argomenti del programma ed eventualmente di una discussione dello scritto. Per gli studenti che hanno superato le prove in itinere, la prova orale è alleggerita, mediamente di una domanda.

La valutazione finale tiene conto delle due prove in itinere o della prova scritta.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna luminosa, PC, videoproiettore.

Link ad altre eventuali informazioni

http://ishtar.unibo.it/did/corsi.html -- http://www.bo.infn.it/ctf/eser

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Tiziano Rovelli