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.
-Forze, i tre principi di Newton.
-Momento lineare e momento angolare. Conservazione del momento lineare e sue applicazioni.
-Moto circolare uniforme.
-Energia e lavoro: lavoro, energia potenziale, energia cinetica e energia meccanica (conservazione). Conservazione della quantità di moto.
-Moti 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
34 lezioni da 2 ore costituite da:
• una parte in modalità erogativa (didattica erogativa, DE) di 5 CFU, focalizzata sulla presentazione-illustrazione di contenuti, concetti e principi scientifici.
• una parte in modalità interattiva (didattica interattiva, DI) di 3 CFU, che prevede interventi didattici integrativi, esercitazioni con svolgimento di esercizi, brevi interventi effettuati dai corsisti, dimostrazioni aggiuntive di applicazioni pratiche dei contenuti della parte erogativa e prove in itinere mirate alla verifica personale dell’apprendimento.
Un ulteriore supporto alla preparazione dell’esame è fornito tramite esercitazioni in calendario al di fuori dell’orario di lezione e tenute da un tutor/esercitatore.
Tutte le attività sono svolte in presenza.
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.
Verranno fornite le videoregistrazioni delle lezioni frontali usufruibili in modalità asincrona come supporto allo studio
Libri di testo suggeriti:
- Principi di Fisica. Lascialfari, Borsa, Edises.
- Fisica Generale 3/ed. Alan Giambattista, Paolo Mariani, Andrea Orecchini, Francesco Spinozzi. 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 e problemi 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. Si sottolinea che, come da regolamento degli studenti, è data comunque facoltà al docente o allo studente di richiedere un’integrazione orale.
Per gli studenti frequentanti il corso sono previste prove scritte parziali in itinere. Il superamento delle prove parziali permette agli studenti di accedere direttamente all’orale facoltativo entro l’appello di giugno dello stesso anno. Il voto delle prove parziali, insieme a quello della prova orale facoltativa, 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.
Sustainable Development Goals
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.
-Forces, the three principles of Newton.
-Linear momentum and angular momentum.
-Preservation of linear moment and its applications.
-Uniform circular motion.
-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.
- Electrostatics and Magnetism:
-Coulomb force 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
34 2-hours-lectures composed by:
• a section of delivered didactics (Didattica erogativa, DE), of 5 CFU, focused on the presentation-illustration of contents by the lecturer.
• a section of interactive teaching (Didattica Interattiva, DI) of 3 CFU, including teaching interventions supplementary to delivered didactic activities, tutorials with exercises, short interventions by trainees, demonstrations, practical applications and in itinere tests aimed at personal verification of learning.
To help students prepare for the exam 16 hours supplementary activities supervised by a tutor are offered
Didactic activities are conveyed by means of face-to-face lectures.
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.
The video recordings of the frontal lessons will be provided, accessible in asynchronous mode as a support for studying.
Recommended textbooks:
- Principi di Fisica. Lascialfari, Borsa, Edises.
-Fisica Generale 3/ed. Alan Giambattista, Paolo Mariani, Andrea Orecchini, Francesco Spinozzi, McGrawHill.
- Fondamenti di Fisica. Halliday, Resnick, Walker. Casa Editrice Ambrosiana.
Semester
Second semester
Assessment method
Written examination with exercises and problems chosen to verify the achievement by the student of skills sufficient to solve practical problems that involve the application of physical laws. It also includes open questions to which the student answers with a free text.
The written examination is followed by an optional 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 in itinere written exams. Students with sufficient marks in in itinere exams can directly take the optional oral examination by June of the same year. Midterm marks, along with the evaluation of the optional oral examination, concur to the final grade.
It should be noted that, as reported in the “Regolamento studenti”, the teacher or student always has the right to request an oral examination.
Office hours
Contact: on demand, upon request by mail to lecturer.
Sustainable Development Goals
Staff
-
Antonino Natalello
