Course Syllabus
Obiettivi
L'insegnamento intende fornire le basi per la descrizione fisica della natura, introducendo gli strumenti fondamentali per rappresentare lo stato e l’evoluzione di un sistema fisico e le interazioni coinvolte, oltre a fornire la sensibilità di base per gli aspetti sperimentali legati alla misura e alla valutazione delle grandezze fisiche e alle principali tecniche spettroscopiche d’interesse biologico.
In particolare:
1. Lo studente dovrà ampliare le conoscenza e capacità di comprensione di un problema fisico. Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà conoscere le basi di fisica utili per la comprensione della dei processi fisici.
2. Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze acquisite alle materie che affronterà negli anni successivi di studio e durante il lavoro di tesi.
3. Lo studente dovrà essere in grado di elaborare in modo autonomo quanto appreso e saper interpretare in modo autonomo le problematiche fisiche che dovrà affrontare nella sua carriera scolastica o lavorativa.
4. Alla fine dell'insegnamento lo studente saprà esprimersi in modo appropriato nella descrizione degli eventi fisici e con sicurezza di esposizione.
Contenuti sintetici
In questo insegnamento verranno affrontati argomenti di:
Fondamenti di meccanica, Energia, Lavoro e conservazione, Meccanica dei fluidi, Termodinamica, Elettromagnetismo, Ottica, Cenni di fisica moderna e spettroscopia
Programma esteso
Descrizione vettoriale Grandezze misurabili, scalari e vettoriali, analisi dei dati Equazioni del moto
Moti rettilinei, parabolici, circolari, armonici
interazioni fondamentali e principi della dinamica
Forze e quantita di moto, momenti delle forze e momenti angolari
Lavoro, energia
Teorema dell’energia cinetica, forze conservative e non, energia potenziale
Principi di conservazione
Quantità di moto e urti, momento angolare e moti orbitali, conservazione dell’Energia
Principi di fluidostatica e fluidodinamica
Leggi di Pascal, Stevino, Archimede, Equazione di continuità, Equazione di Bernoulli
Energia termica, calore, temperatura, entropia
Teoria cinetica del gas perfetto – I e II principio della termodinamica
Interazioni elettrostatiche
Carica elettrica, campo elettrico - teorema di Gauss - potenziale elettrico – capacità
Trasporto di carica
Leggi di Ohm e di Kirchhoff, effetto Joule – correnti come sorgenti di campi magnetici
Campi magnetici e induzione elettromagnetica
Forza di Lorentz, legge di Biot-Savart, legge di Ampere, legge di Faraday
Le equazioni di maxwell
Descrizione dei fenomeni elettromagnetici, la Luce, equazione d’onda energia e momento
Fenomeni ottici
Leggi della riflessione e rifrazione, interferenza e diffrazione, microscopia
Interazione luce-materia
Cenni di fisica Moderna:
Effetto fotoelettrico, fotoni,
Aspetti quantistici della materia
L’atomo di Bohr, la funzione d’onda, L’equazione di Schrodinger tecniche spettroscopiche
Principi fisici alla base delle spettroscopie ottiche, delle spettroscopie di risonanza magnetica, e della spettrometria di massa
Prerequisiti
Sono richieste le conoscenze basilari dell'analisi matematica
Modalità didattica
Materiale didattico
J.W. Jewett & R.A. Serway “Principi di Fisica”, EdiSES, vol.1 e 2,
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
La valutazione delle conoscenze degli studenti averà mediante esame scritto ed orale.
Nell'esame scritto lo studente deve risolvere degli esercizi riguardanti le principali tematiche del corso (Meccanica, conservazione di energia e lavoro, meccanica dei fluidi, elettromagnetismo e ottica ).
Nell'esame orale vengono discussi dal punto di vista concettuale gli argomenti trattati nel corso per valutare la conoscenze acquisite.
Durante l'anno vengono organizzati tre compiti parziali. Chi alla fine otterrà un voto complessivo medio nei parziali pari o superiore a 25 può scegliere di non sostenere l'orale ed accettare il voto dei parziali. Chi ottiene un voto compreso tra 18 e 24 deve sostenere l'orale.
Chi non ha fatto i compiti parziali, deve sostenere lo scritto negli appelli aperti. Le modalità di esame e di valutazione rimangono le stesse utilizzate per i parziali.
Orario di ricevimento
Il lunedì dopo la lezione
Aims
The course aims to provide the basis for the physical description of nature, introducing the basic tools to represent the state and evolution of a physical system and the interactions involved, as well as providing the basic sensitivity for the experimental aspects related to measurement and evaluation of physical quantities and the main spectroscopic techniques of biological interest.
In particular:
1. The student will have to expand the knowledge and understanding of a physical problem. At the end of the course the student must know the basics of physics useful for understanding the physical processes.
2 .. At the end of the course the student must be able to apply the acquired knowledge to the subjects he will face in the following years of study and during the thesis work.
3. The student must be able to elaborate in an autonomous way what he has learned and be able to autonomously interpret the physical problems he will have to face in his school or work career.
4. At the end of the course the student will be able to express himself appropriately in the description of physical events and with exposure certainty.
Contents
The course will cover topics of:
Fundamentals of mechanics, Energy, Work and Conservation, Fluid mechanics, Thermodynamics, Electromagnetism, Optics, Overview of modern physics and spectroscopy
Detailed program
Vector description
Measurable, scalar and vector quantities, data analysis
Equations of motion
Straight, parabolic, circular, harmonious motions
Fundamental interactions and principles of dynamics
Forces and momentum, moments of forces and angular moments
Work, energy
Theorem of kinetic energy, conservative and non-conservative forces, potential energy
Conservation principles
Amount of motion and impacts, angular momentum and orbital motions, conservation of energy
Principles of fluidostatics and fluid dynamics
Laws of Pascal, Stevino, Archimede, Equation of continuity, Bernoulli's equation
Thermal energy, heat, temperature, entropy
Kinetic theory of perfect gas - I and II principle of thermodynamics
Electrostatic interactions
Electric charge, electric field - Gauss theorem - electric potential - capacity
Charge transportation
Laws of Ohm and Kirchhoff, Joule effect - currents as sources of magnetic fields
Magnetic fields and electromagnetic induction
Lorentz force, Biot-Savart law, Ampere law, Faraday law
The maxwell equations
Description of electromagnetic phenomena, Light, energy equation and momentum
Optical phenomena
Laws of reflection and refraction, interference and diffraction, microscopy
Light-matter interaction
Hints of modern physics:
Photoelectric effect, photons,
Quantum aspects of matter
Bohr's atom, wave function, Schrodinger's equation, spectroscopic techniques
Physical principles underlying optical spectroscopy, magnetic resonance spectroscopy, and mass spectrometry
Prerequisites
Basic knowledge of mathematical analysis is required
Teaching form
Frontal lessons alternated with exercises on the subjects carried out.
Textbook and teaching resource
J.W. Jewett & R.A. Serway “Principi di Fisica”, EdiSES, vol.1 e 2,
Semester
Second semester
Assessment method
The assessment of students' knowledge will be by written and oral examination.
In the written exam the student must solve different exercises concerning the main topics of the course (Mechanics, conservation of energy and work, fluid mechanics, electromagnetism and optics).
In the oral exam the topics covered in the course are discussed from a conceptual point of view to evaluate the acquired knowledge.
During the year three partial tasks are organized. Those who ultimately obtain an average overall mark in the partials equal to or greater than 25 can choose not to take the oral exam and accept the partial mark. Those who obtain a mark between 18 and 24 must take the oral exam.
Office hours
On Monday after lesson
Staff
-
Maurizio Filippo Acciarri
-
Gennaro Cortese