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Oggetto:
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Fisica

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Physics

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Anno accademico 2022/2023

Codice attività didattica
BIO0222A
Docente
Prof. Angelo Bifone (Titolare del corso)
Corso di studio
Laurea Triennale in Biotecnologie
Anno
1° anno
Periodo
Primo semestre
Tipologia
Di base
Crediti/Valenza
5
SSD attività didattica
FIS/07 - fisica applicata (a beni culturali, ambientali, biologia e medicina)
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Obbligatoria
Tipologia esame
Scritto ed orale
Tipologia unità didattica
modulo
Insegnamento integrato
FISICA E INFORMATICA (BIO0222)
Prerequisiti

Basi di matematica e nozioni di base di fisica dalle scuole superiori

Foundations of mathematics and basic notions of physics from secondary schools.

Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Lo studente dovrà acquisire la conoscenza dell’insieme delle grandezze e delle leggi fisiche necessarie per una ragionevole comprensione della fenomenologia fisica presente nelle materie che sono oggetto di studio nel corso di laurea.

The student must acquire the knowledge of the physical quantities and laws necessary for understanding the following classes of this degree course. 

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Al termine dell’insegnamento lo Studente dovra’ essere in grado di

  •  gestire l'impostazione analitica di un problema di Fisica e di risolverne i calcoli
  • discutere con terminologia appropriata la fenomenologia fisica e le applicazioni oggetto del programma

At the end of the class the student must prove:

  • to be able to approach a physical problem in an analytical form and solve it numerically.
  • to be able to discuss with proper terminology the physical phenomenology and applications discussed in this class. 

Oggetto:

Programma

  1. Introduzione. Grandezze fisiche. Sistemi di unità di misura. Analisi dimensionale. Cifre significative. Conversioni. Calcoli con gli ordini di grandezza.
  2. Cinematica unidimensionale. Moti accelerati e gravità.
  3. I vettori
  4. Cinematica bidimensionale.
  5. Forze, leggi del moto di Newton.  
  6. Lavoro ed energia. Principio di conservazione dell’energia e applicazioni in meccanica.
  7. Liquidi (1). Densità e pressione.Liquidi ideali: teorema di Bernoulli  e sue applicazioni. Aneurisma e stenosi. 
  8. Liquidi (2). Liquidi reali: moto laminare e turbolento. Viscosità. Formula di Hagen-Poiseuille. Resistenza idrodinamica. 
  9. Fenomeni molecolari. Forze di coesione e tensione superficiale. Tensione elastica di una membrana e legge di Laplace (goccia e bolla liquida). Embolia gassosa. Fenomeni di capillarità. 
  10. Termodinamica. Energia interna, temperatura, calore. I gas perfetti: teoria cinetica dei gas. 
  11. Diffusione e osmosi. Le membrane nei sistemi biologici. Il fenomeno della diffusione (I legge di Fick). Le membrane semipermeabili e la pressione osmotica. Equilibrio osmotico (leggi di Van ‘t Hoff). Soluzioni isotoniche. 
  12. Fenomeni elettrici (1). La carica elettrica. Conduttori e isolanti. La legge di Coulomb. Il campo elettrico. Energia potenziale elettrica e potenziale elettrico. 
  13. Fenomeni elettrici (2). Il condensatore a facce piane parallele. Resistenze e capacità collegate in serie e in parallelo. La corrente elettrica. Le leggi di Ohm. L’effetto termico della corrente. 
  14. Magnetismo. Il campo magnetico. La forza di Lorentz e il moto di una particella carica in campo magnetico. Il ciclotrone.
  15. Onde. Proprietà generali.Onde elettromagnetiche e loro spettro. Fotoni e costante di Planck. 
  16. Ottica. Riflessione, rifrazione e dispersione. L’occhio umano. Lenti sottili. Interferenza. Diffrazione. Diffrazione dei raggi X.
  17. Le radiazioni in Medicina (raggi X). I raggi X e loro produzione (tubo di Coolidge). Interazione dei raggi X con la materia: effetto fotoelettrico e Compton.Legge di attenuazione spaziale e coefficiente di assorbimento. Impiego in diagnostica: l’immagine radiologica.
  18. Il nucleo e radiazioni nucleari. Stabilita’ dei nuclei. Decadimenti nucleari alpha, beta, gamma. Attivita’. Uso di radioisotopi in diagnostica medica.

  1. Introduction. Physical quantities. Measurement units. Dimensional analysis. Significant digits. Conversions. Order of magnitudes.
  2. Unidimensional kinematics. Accelerated motions and gravity.
  3. Vectors
  4. 2-dimensional kinematics.
  5. Forces, Newton’s laws.
  6. Work and energy. Conservation of energy and applications in mechanics.
  7. Liquids (I). Density and pressure. Ideal liquids: Bernoulli’s theorem and applications (aneurism, stenosis)
  8. Liquids (II). Real liquids: laminar and turbulent motion. Viscosity and Hagen-Poiseuille law. Hydrodynamic resistance.
  9. Molecular phenomena: Cohesion forces and superficial tension. Elastic tension of a membrane and Laplace’s law (drop and liquid bubble). Gaseous embolism. Capillarity.
  10. Thermodynamics. Internal energy, temperature, heat. Perfect gases: kinetic theory of gases.
  11. Diffusion and osmosis. Membranes in biological systems. Free diffusion and first Flick’s law.  Semi-permeable membranes and osmotic pressure. Osmotic equilibrium (Van’t Hoff laws). Isotonic solutions.
  12. Electrical phenomena (1). Electric charge. Conductors and insulators. Coulomb’s law. Electric field. Electrostatic potential.
  13. Electrical phenomena (2). Parallel plate capacitor. Electrical current and Ohm’s law. Resistors and capacitors in series and parallel. Thermic effect of electrical current.
  14. Magnetism. Magnetic field. Lorentz force and motion of a charged particle in a magnetic field. The cyclotron.
  15. Waves. General properties. Acoustic waves. Electromagnetic waves and their spectrum. Photons and Plank’s constant.
  16. Optics. Reflection, refraction and dispersion. The human eye. Lenses. Interference. Diffraction. Diffraction of X-rays.
  17. Radiations in medicine (X-rays). X-rays and their production (Coolidge tube) Interaction of X-rays with matter: photoelectric and Compton effects. Attenuation of X-rays and absorption coefficients. X-rays in diagnostics: the radiological image.
  18. The nucleus and nuclear radiations. Nuclear stability. Alpha, beta, gamma nuclear decays. Activity. Radioisotopes in medical diagnostics.
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Modalità di insegnamento

Lezioni frontali.

Lectures

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Prova scritta, consistente in 4-5 problemi da risolvere per esteso e alcune domande teoriche.  L'esame scritto potrà essere integrato da un colloquio orale in videoconferenza, se le limitazioni imposte dalla crisi sanitaria non consentiranno lo svolgimento dell'esame con le modalità consuete.

Written test, including 4-5 problems  to be solve numerically and a few theoretical questions. The written test may include an oral exam by videoconference, if required by the measures of containment of COVID-19. 

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

  • J.S.Walker, Fondamenti di Fisica, Pearson (V ed.)
  • D. Giancoli, Fisica, CEA (II ed.)
  • A. Giambattista, Fisica generale, McGraw-Hill (II ed.)
  • J.Kane M.Sternheim, Fisica applicata, EMSI
  • D. Scannicchio, Fisica biomedica, Edises (III ed.)
  • R.Serway J.Jewett, Principi di Fisica, EdiSES (V ed.)
  • J.Walker, Halliday, Resnik, Fondamenti di Fisica, CEA (VII ed.)

  • J.S.Walker, Fondamenti di Fisica, Pearson (V ed.)
  • D. Giancoli, Fisica, CEA (II ed.)
  • A. Giambattista, Fisica generale, McGraw-Hill (II ed.)
  • J.Kane M.Sternheim, Fisica applicata, EMSI
  • D. Scannicchio, Fisica biomedica, Edises (III ed.)
  • R.Serway J.Jewett, Principi di Fisica, EdiSES (V ed.)
  • J.Walker, Halliday, Resnik, Fondamenti di Fisica, CEA (VII ed.)  


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Note

“Le modalità di svolgimento dell'attività didattica potranno subire variazioni in base alle limitazioni imposte dalla crisi sanitaria in corso. In ogni caso è assicurata la modalità a distanza per tutto l'anno accademico”

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    Ultimo aggiornamento: 03/10/2022 20:54
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