Obiettivi Formativi

Obiettivo del modulo di “FISICA ED ELEMENTI DI MATEMATICA” Lo studente dovrà possedere adeguate conoscenze di base della fisica e della matematica, specificatamente orientate ai loro aspetti applicativi nelle scienze e tecnologie lungo l'intera filiera produttiva degli alimenti, per essere in grado di padroneggiare, anche matematicamente, i metodi fisici per il controllo e la valutazione degli alimenti, delle materie prime e dei semilavorati. Le conoscenze acquisite in questi settori, che prevedono sia lezioni frontali che esercitazioni, hanno il duplice obiettivo di fornire un bagaglio culturale di base e dall'altro fornire le fondamenta su cui poi si svilupperanno le tematiche tipiche del sistema agroalimentare. Gli studenti devono, inoltre, possedere gli strumenti tecnici e cognitivi di base per l'aggiornamento continuo delle proprie conoscenze, anche tramite strumenti informatici, e possedere adeguate competenze e padronanza degli strumenti per collaborare nella gestione e nella comunicazione dell'informazione.

Learning Goals

Objective of the course of “PHYSICS AND ELEMENTS OF MATHEMATICS” The student must possess basic knowledge of physics and mathematics, specifically oriented to their practical applications in science and technology along the entire production chain of food to be able to master, even mathematically, the physicists methods for the control and evaluation of food, raw materials and semifinished products. The knowledge gained in these areas, which include both lecture and tutorial, have a dual purpose: on one side to provide a cultural base and on the other to provide the foundation on which then develop the typical themes of the agrifood system. Students must also possess the technical and cognitive basis for continuous updating of their knowledge, even by computer, and possess adequate skills and mastery of the tools to collaborate in the management and communication of information.

Metodi didattici

Lezioni frontali con videoproiezione di filmati e di slide show. Risoluzione di problemi ed esercizi per l'applicazione dei concetti di fisica e di matematica. Esercitazioni in laboratorio virtuale.

Teaching Methods

Lectures with video projection of movies and slide shows. Resolution of problems and exercises to apply the concepts of physics and mathematics. Exercises in the Virtual Laboratory.

Prerequisiti

Agli Studenti afferenti il corso si richiede la conoscenza del contenuto dei Programmi Ministeriali dell'ultimo triennio di Scuola Media Superiore relativi alla disciplina coinvolta nel corso stesso

Prerequisites

To the students belonging to the course it is required the knowledge of the content of the Ministerial Programmes of last three years of high school level for the discipline involved in the course.

Verifiche dell'apprendimento

Ordinariamente l'esame viene svolto con un compito scritto, costituito da domande a risposta breve e ragionata oppure quiz a risposta multipla.

Assessment

Ordinarily, the examination is conducted as a writing task, mconsisting of questions with short and reasoned answers or multiple choices quizzes.

Programma del Corso

Numeri, logaritmi, trigonometria (4h): Numeri e grandezze; richiami sui logaritmi e loro operazioni; riepilogo delle principali funzioni trigonometriche; Derivate (2h): concetto di derivata; regole di derivazione nei casi principali; rappresentazione grafica di una derivata; Integrali (2h): concetto di integrale; differenze tra integrali definiti ed indefiniti; regole di integrazione; Vettori (2h): concetto di vettore; operazioni vettoriali e differenze con le operazioni algebriche; prodotti vettoriali; momento polare di un vettore; derivata di un vettore; Calcolo combinatorio (2h): disposizioni; permutazioni; combinazioni; progressioni; probabilità; Equazioni (2h): concetto di equazione e di sistema di equazioni; equazioni di I e di II grado; Dinamica (4h): principi della dinamica, conservazione di impulso ed energia, equazioni cardinali della Statica, leve, baricentro e centro di gravità; La materia (4h): stati di aggregazione e cambiamenti di stato, densità, peso specifico, idrostatica ed idrodinamica, pressione e portata, centrifugazione; I gas (4h): gas perfetti e reali con equazioni di stato, miscugli gassosi, diffusione dei gas, soluzione dei gas nei liquidi; Termometria e Calorimetria (4h): dilatazione termica, temperatura e termometri, calore specifico, termometria, leggi della Calorimetria, propagazione del calore, igrometria; Termodinamica (4h): trasformazioni termodinamiche, Principi della termodinamica e potenziali, isoterme di Van Der Waals e di Andrews; Elettricità (3h): carica elettrica, legge di Coulomb, campo elettrico, potenziale e dipolo elettrico, isolanti e conduttori, corrente elettrica, leggi di Ohm e di Kirchkoff, effetti della corrente elettrica, conduzione nei gas, effetti magnetici della corrente: permeabilità, induzione e campo magnetici; f.e.m. alternata, circuiti in c.a., galvanometri, amperometri, voltmetri, registratori, oscilloscopi; Onde (4h): concetto di onda, onde e.m., energia di un'onda, ipotesi di Planck, ottica geometrica, lenti sottili, sistemi di lenti, lenti spesse, aberrazioni, principio di indeterminazione, diffrazione, interferenza, polarizzazione, birifrangenza, fibre ottiche; Suoni (3h): suoni, riflessione e rifrazione, interferenza e diffrazione, effetto Doppler, ultrasuoni; Struttura della materia (2h): nucleo e sua costituzione, decadimento radioattivo naturale, radioattività artificiale, decadimenti alfa, beta e gamma, cattura elettronica, legge del decadimento radioattivo, interazione delle radiazioni nucleari con la materia, principali rivelatori di radiazioni nucleari. Fisica della materia soffice applicata agli alimenti (2h): fasi condensate soffici, gel polimerici, emulsioni, sistemi colloidali, proprieta’ meccaniche dei materiali soffici.

Course Syllabus

Numbers, logarithms, trigonometry (4h): Numbers and quantities; references to logarithms and their operations; summary of the main trigonometric functions; Derivatives (2h): concept of derivative; rules of derivation in the main cases; graphic representation of a derivative; Integrals (2h): concept of integral; differences between definite and indefinite integrals; integration rules; Vectors (2h): concept of vector; vector operations and differences with algebraic operations; vector products; polar moment of a vector; derivative of a vector; Combinatorics (2h): provisions; permutations; combinations; progressions; chance; Equations (2h): concept of equation and system of equations; equations of I and II degree; Dynamics (4h): principles of dynamics, conservation of momentum and energy, cardinal equations of statics, levers, center of gravity and center of gravity; Matter (4h): states of aggregation and changes of state, density, specific gravity, hydrostatic and hydrodynamic, pressure and flow rate, centrifugation; Gases (4h): perfect and real gases with equations of state, gas mixtures, gas diffusion, solution of gases in liquids; Thermometry and Calorimetry (4h): thermal expansion, temperature and thermometers, specific heat, thermometry, Calorimetry laws, heat propagation, hygrometry; Thermodynamics (4h): thermodynamic transformations, Principles of thermodynamics and potentials, Van Der Waals and Andrews isotherms; Electricity (3h): electric charge, Coulomb's law, electric field, electric potential and dipole, insulators and conductors, electric current, Ohm's and Kirchkoff's laws, effects of electric current, conduction in gases, magnetic effects of current: permeability, induction and magnetic field; f.e.m. alternating current, AC circuits, galvanometers, ammeters, voltmeters, recorders, oscilloscopes; Waves (4h): wave concept, em waves, wave energy, Planck's hypothesis, geometric optics, thin lenses, lens systems, thick lenses, aberrations, uncertainty principle, diffraction, interference, polarization, birefringence, fibers optics; Sounds (3h): sounds, reflection and refraction, interference and diffraction, Doppler effect, ultrasound; Structure of matter (2h): nucleus and its constitution, natural radioactive decay, artificial radioactivity, alpha, beta and gamma decays, electron capture, radioactive decay law, interaction of nuclear radiation with matter, main nuclear radiation detectors. Applied Soft Matter physics to food products (2h): soft condensed-matter phases, polymeric gels, emulsions, colloidal systems, mechanical properties of soft matter.