Course Syllabus
Obiettivi
Fornire le conoscenze nell'ambito della fisica fondamentale. L’insegnamento intende fornire anche competenze nell'approccio fisico a problemi che possano essere rilevanti nelle biotecnologie.
Conoscenza e capacità di comprensione.
Al termine dell'insegnamento lo studente avrà appreso i principi della fisica generale e saprà riconoscere le grandezze fisiche con le relative unità di misura.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate.
Lo studente sarà in grado di sfruttare la conoscenza della fisica fondamentale per risolvere problemi pratici e saprà riconoscere i principi fisici alla base delle strutture biologiche, di bioprocessi o dei metodi analitici.
Autonomia di giudizio.
Lo studente sarà in grado di rielaborare quanto appreso e di integrare la conoscenza della fisica di base con gli argomenti che affronterà in insegnamenti successivi.
Abilità comunicative.
Alla fine dell'insegnamento, lo studente avrà acquisito la terminologia specifica per poter comunicare argomenti inerenti principi fisici e le grandezze fisiche con proprietà di linguaggio.
Capacità di apprendimento.
Alla fine dell'insegnamento, lo studente avrà acquisito le conoscenze della fisica fondamentale utili per comprendere aspetti più avanzati relativi al settore biotecnologico.
Contenuti sintetici
Contenuti sintetici
1. Meccanica
2. Fluidostatica e Fluidodinamica
3. Termologia e Termodinamica
4. Elettomagnetismo
5. Ottica
Programma esteso
Programma esteso
1. Meccanica.
-Interazioni fondamentali e Forze macroscopiche.
-Descrizione spazio-tempo: sistema di riferimento, coordinate, moti traslazionali e rotazionali, vettori.
-Moto del punto materiale, velocità e accelerazione.
- Momento lineare e momento angolare. Conservazione del momento lineare e sue applicazioni.
-Forze, i tre principi di Newton.
- Moto circolare uniforme.
- Energia e lavoro: lavoro, energia potenziale, energia cinetica e energia meccanica (conservazione). Conservazione della quantità di moto.
- Moti vincolati lineari e rotatori e moti oscillatori.
-Elasticità e deformazione
-Onde: tipi di onde e descrizione matematica generale
-sovrapposizione e interferenza.
2. Fluidostatica e Fluidodinamica.
- Pressione, legge di Stevino, principio di Pascal, spinta di Archimede.
-Equazione di continuità e teorema di Bernoulli.
-Viscosità, turbolenza, corpo in moto in un mezzo viscoso e velocità limite.
3. Termologia e Termodinamica.
-Termologia, le scale, il termometro e l'espansione termica.
- Calore specifico e calore latente.
-La prima legge della termodinamica, i gas perfetti e le trasformazioni.
- Entropia e secondo principio.
4. Elettomagnetismo:
Elettrostatica.
- Forza di Coulomb e carica elettrica.
- Campo Elettrico e teorema di Gauss.
- Correnti elettriche, resistenze, capacità.
Magnetismo.
-Forza magnetica su una carica in movimento.
-Campo generato da una corrente.
-La forza su un filo.
5. Ottica.
Riflessione, rifrazione, polarizzazione, interferenza, diffrazione, specchi e lenti. Cenni su strumenti ottici di interesse biotecnologico.
Prerequisiti
Prerequisiti: conoscenze di analisi matematica di base: studio di funzione, derivata e integrale. Conoscenze di geometria analitica e di trigonometria.
Propedeuticità: nessuna
Modalità didattica
Lezioni frontali basate prevalentemente su presentazioni PowerPoint, alternate allo svolgimento in aula di esercizi e problemi (64 h, 8 CFU).
Tutorato (20 h): attività di supporto per lo studio e la preparazione all'esame.
L'insegnamento è tenuto in lingua italiana.
Materiale didattico
Materiale didattico
Il materiale mostrato a lezione (slide, schemi di soluzione di problemi ed esercizi) è disponibile sulla piattaforma e-learning dell'insegnamento.
Libri di testo suggeriti:
- Principi di Fisica. Lascialfari, Borsa, Edises.
- Fisica Generale. principi e applicazioni. Giambattisa, McCarthy Richardson, Richardson, McGrawHill.
- Fondamenti di Fisica. Halliday, Resnick, Walker. Casa Editrice Ambrosiana.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Esame scritto che comprende esercizi volti a verificare il raggiungimento di capacità di svolgimento di problemi pratici che comportino l'applicazione di leggi fisiche. Comprende inoltre anche delle domande aperte alle quali lo studente risponde con un testo libero.
L'esame scritto è seguito da una prova orale facoltativa volta a verificare l'acquisizione delle conoscenze di base dei principi fisici oggetto dell'insegnamento.
Per gli studenti frequentanti il corso sono previste due prove scritte parziali in itinere. Il superamento di entrambe le prove parziali permette agli studenti di accedere direttamente all’orale facoltativo entro l’appello di luglio dello stesso anno. Il voto delle prove parziali, insieme a quello della prova orale, concorre a definire il voto finale.
Si sottolinea che, come da regolamento degli studenti, è data comunque facoltà al docente o allo studente di richiedere un’integrazione orale.
Orario di ricevimento
Ricevimento: su appuntamento, previa richiesta per mail al docente.
Aims
Providing the basic knowledge in general physics. The course aims also to provide skills in the physical approach to problems that may be relevant in biotechnology.
Knowledge and understanding.
After completion of the course, students will gain knowledge of the basic concepts of physics and will be able to recognize basic physical quantities and the units associated with them.
Applying knowledge and understanding.
After completion of the course, students will be able to use the understanding of basic physical principles to solve practical problems and to recognize the basic physical principles behind biological structures, bioprocesses and analytical instruments.
Making judgements.
Students will build critical thinking skills by engaging in problem solving activities and will be able to combine the basic knowledge in general physics with the content of subsequent courses.
Communication skills.
Use of an appropriate scientific vocabulary for the field.
Learning skills.
The basic knowledge in general physics will facilitate the understanding of more advanced approaches and/or of new applications.
Contents
Contents
1. Mechanics
2. Fluidostatic and Fluidodynamics
3. Thermology and Thermodynamics
4. Electromagnetism
5. Ray and wave optics
Detailed program
Detailed program
1. Mechanics:
- Basic interactions and macroscopic forces.
- Description space-time: reference system, coordinates, translational and rotational motions, vectors.
- Introduction to motion, speed, acceleration.
- Linear momentum and angular momentum.
-Preservation of linear moment and its applications.
- Forces, the three principles of Newton.
- Uniform circular motion. Use of vectors.
- Energy and work: conservation of energy and of quantity of motion.
- linear and rotary constrained motions and oscillating motions.
2. Fluidostatic and Fluidodynamics:
- Stevin's law and Pascal's principle.
-Archimedes' principle.
-Bernoulli's principle.
-Viscosity of fluids. Turbolence. The motion of small particles in a viscous fluid.
3. Thermology and Thermodynamics:
-Thermology, scales, thermometer and thermal expansion.
-The first law of thermodynamics, perfect gases and transformations.
- Entropy and the second principle.
4. Electrostatics and Magnetism:
- Coulomb strength and electric charge
- Electric field and Gauss theorem.
- Electric currents, resistances, capacities
- Magnetic force on a moving charge.
- Field generated by a current.
-The force on a thread.
5. Ray and wave Optics:
- Ray optics, lenses and mirrors.
-Wave optics.
-introduction to optical instruments.
Prerequisites
Background: basics of mathematical analysis: study of the trend of a function, derivative and integral. Basic knowledge of analytical geometry and trigonometry.
Prerequisites: none
Teaching form
Classroom lectures supported by Power Point slides, exercises and problems (64 h, 8 ECTS).
Supplementary tutorials (20 h): activities supporting learning and student's preparation for the exam.
Teaching language: italian.
Textbook and teaching resource
Textbook and teaching resource
Learning material (slides of the lessons and exercises) is available at the e-learning platform of the course.
Recommended textbooks:
- Principi di Fisica. Lascialfari, Borsa, Edises.
- Fisica Generale, principi e applicazioni. Giambattisa, McCarthy Richardson, Richardson, McGrawHill.
- Fondamenti di Fisica. Halliday, Resnick, Walker. Casa Editrice Ambrosiana.
Semester
Second semester
Assessment method
Written examination with exercises chosen to verify the achievement by the student of skills sufficient to solve practical problems that involve the application of physical laws.
The written examination is followed by a short interview to verifies the acquisition of basic knowledge of the physical principles discussed during the course.
Students attending the course can replace the written examination with two midterm written exams. Students with sufficient marks in both of them can directly take the oral examination by July of the same year. Midterm marks, along with the evaluation of the oral examination, concur to the final grade.
Office hours
Contact: on demand, upon request by mail to lecturer.
Staff
-
Antonino Natalello
-
Riccardo Scodellaro