Obiettivi Formativi

Obiettivo del corso è quello di dare una panoramica della Fisica di base necessaria per la comprensione di processi Fisici, Biologici e Medici. Esso comprende sinteticamente: Unità di misura, misure ed errori, meccanica del corpo rigido, meccanica dei liquidi, termodinamica, elettricità, magnetismo, onde elettromagnetiche, Onde meccaniche, Ottica, Fisica del Nucleo, Aspetti e tecnologie della Fisica moderna.

Learning Goals

Aim of the course is to give an overview of the basic physics needed for the understanding of Biological and Medical processes. It includes: units of measurement, measurements and errors, rigid body mechanics, fluid mechanics, thermodynamics, electricity, magnetism, electromagnetic waves, mechanical waves, Optics, nuclear physics, Technological aspects of concepts of modern physics.

Metodi didattici

Il corso si svolgerà con un alto numero di lezioni frontali e con una serie di esercitazioni che saranno svolte in classe o in laboratorio. Le esercitazioni mireranno sia a risolvere problemi di fisica che a far conoscere alcuni strumenti scientifici e a svolgere qualche misura di grandezze fisiche. Durante le esercitazioni saranno assegnate delle tesine individuali agli studenti che dovranno essere portate agli esami.

Teaching Methods

The course will be performed with a large number of lectures and with a series of exercises and little experiments which will be carried out in the classroom or in the laboratory. The exercises will aim both to solve problems in physics to make some scientific instruments and to develop some measure of physical quantities. During the exercise, hours will be given individual arguments to the student who must write relation with insights on the subject that will be discussed to the final examination.

Prerequisiti

La frequenza del corso necessita della conoscenza della matematica e geometria di base. In particolare lo studente dovrebbe conoscere: algebra vettoriale, trigonometria, geometria analitica, limiti, logaritmi, derivate, integrali, equazioni differenziali di primo e di secondo ordine e loro metodi di risoluzione.

Prerequisites

The course training requires knowledge of mathematics and basic geometry. In particular, the student should know: vector algebra, analytic geometry, trigonometry, logarithms, limits, derivatives, integrals, differential equations of the first and second order and their methods of resolutions.

Verifiche dell'apprendimento

L'esame finale consisterà in una valutazione orale dell'apprendimento degli argomenti presentati a lezione ed in una valutazione della tesina individuale scritta assegnata allo studente. Talvolta saranno valutati possibili risoluzioni di esercizi.

Assessment

The final examination will consist of an evaluation of learning of oral arguments presented in lecture and in an assessment of individual written report given to the student. Sometimes it will be evaluated possible resolutions of exercises.

Programma del Corso

C.d.L. in SCIENZE BIOLOGICHE, A.A. 2018-2019 Programma di Fisica, Corso A-K Prof. L. Torrisi Introduzione Grandezze fisiche e unità di misura - Equazioni dimensionali – Cenni di algebra vettoriale - Misure, errori e scarto quadratico medio. 1. Meccanica Cinematica: Moto rettilineo, circolare e armonico – Principi della dinamica – Forza gravitazionale, centrifuga, elastica e di attrito – Sistemi di riferimento – Lavoro e potenza – Energia cinetica, potenziale ed elastica – Principi di conservazione dell’energia e della quantità di moto – Corpo rigido e centro di massa – Momento meccanico – Condizioni generali di equilibrio – Equilibrio in alcuni sistemi biologici. 2. Meccanica dei fluidi Leggi della statica e della dinamica dei fluidi – Teorema di Bernoulli – Aneurisma e stenosi – Fluidi reali – Legge di Poiseuille – Numero di Reynolds – Sedimentazione e centrifugazione – Processi osmotici e diffusivi – Fenomeni molecolari di superficie – Leggi di Laplace e di Jurin - Circolo ematico. 3. Termodinamica Termometria e calorimetria – Punto triplo dell’acqua – Equivalente meccanico della caloria – Bilancio energetico dell’organismo – Propagazione del calore – Equazione di stato dei gas perfetti – Interpretazione microscopica delle grandezze termodinamiche – Trasformazioni termodinamiche – Primo principio della termodinamica – Equazioni di Mayer e di Poisson – Secondo principio della termodinamica – Ciclo di Carnot – Entropia – Gas reali - Respirazione. 4. Elettricità Struttura dell’atomo – Carica elettrica e fenomeni elettrostatici – Legge di Coulomb – Campo e potenziale elettrico – Teorema di Gauss – Dipolo elettrico – Capacità elettrica – Corrente e resistenza elettrica – Legge di Ohm – Effetto Joule – Voltmetri ed amperometri – Circuiti RC – Conduzione elettrica nei liquidi – Membrane biologiche – Potenziale e conduzione bioelettrica. 5. Magnetismo Campo e induzione magnetica – Leggi di Biot-Savart, Lorentz e Laplace – Legge di Gauss per il magnetismo – Dipolo magnetico – Legge di Lentz – Induttanza – Circuiti RL – Circuiti oscillanti RLC – Onde elettromagnetiche 6. Ottica Radiazioni luminose – Leggi di Snell – Diottro sferico – Occhio - Lenti sottili ed equazioni dei punti coniugati – Costruzione delle immagini – Occhio ed ametropie visive – Microscopio ottico ed elettronico – Potere risolutivo – Fenomeni di interferenza, diffrazione e polarizzazione della luce- Laser e sue applicazioni in campo biologico. 7. Acustica Propagazione delle onde elastiche – Fenomeni di risonanza e di interferenza – Caratteri distintivi del suono – Audiometria – Effetto Doppler – Ultrasuoni in campo bio-medico. 8. Fisica del Nucleo Radiazioni elettromagnetiche e corpuscolari – Energia di legame del nucleo – Radioattività e legge del decadimento radioattivo - Produzione di raggi X e di raggi gamma – Legge di Lambert – Applicazioni in campo bio-medico - Tecniche diagnostiche e terapeutiche.

Course Syllabus

C.d.L. in SCIENZE BIOLOGICHE, A.A. 2018-2019 Program of Physics, Course A-K Prof. L. Torrisi Introduction Physical quantities and units of measurement-dimensional Equations – vector algebra Overview-measures, error and standard deviation. 1. Mechanics Kinematics: motion, circular and balanced – dynamic principles – gravitational force, centrifuge, elastic and frictionless – reference Systems – and power – kinetic energy, potential and elastic – principles of conservation of energy and momentum – rigid body and the center of mass – mechanical Time – general terms and conditions of balance – balance in some biological systems. 2. fluid mechanics Laws of statics and fluid dynamics – Bernoulli's theorem – aneurysm and stenosis – real fluids – Poiseuille's Law – Reynolds number – sedimentation and centrifugation – osmotic and diffusive Processes – surface molecular Phenomena – Laplace's Law and Jurin-bloodstream. 3. Thermodynamics Thermometry and Calorimetry – triple point of water – mechanical equivalent of CAL – the body's energy balance – heat – propagation equation of State of a perfect gas – microscopic Interpretation of the thermodynamic greatness – thermodynamic transformations – the first law of thermodynamics-Mayer equation and Poisson – second law of thermodynamics, Carnot cycle – Entropy – real gases-Breathing. 4. Electricity Structure of the atom – electric charge and electrostatic phenomena – Coulomb's law, Electric Field and potential – Gauss – electric Dipole – Current and capacitance – electrical resistance – Ohm's law – the Joule effect – Voltmeters and ammeters – RC Circuits – electrical conduction in liquids – biological membranes – bioelectrical potential and conduction. 5. Magnetism And magnetic induction field – laws of Biot-Savart, Lorentz and Laplace-Gauss's law for magnetism – magnetic dipole – law of Lentz – Inductor – RL Circuits – oscillating RLC Circuits – electromagnetic waves 6. Optics Bright radiation – Snell's Laws – ball Eye Diottro-thin Lenses and equations labelled points – construction of images – eye and Visual ametropias – optical and electronic Microscope – resolving power – interference Phenomena, diffraction and polarization of light-lasers and its applications. 7. Acoustics Propagation of elastic waves – resonance Phenomena and interference – hallmarks of sound – Audiometry – Doppler-ultrasound bio-medical field. 8. Nuclear Physics Corpuscular and electromagnetic radiation – the binding energy of the nucleus-radioactivity and law of radioactive decay-the production of x-rays and gamma rays – law of Lambert – applications in the bio-medical-diagnostic and therapeutic Techniques.