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Fisica (Farmacia) |
Physics |
Anno accademico 2023/2024 |
Codice attività didattica STF0002 |
Docente |
Corso di studio [f003-c503] laurea magistrale in farmacia - a torino
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Anno 1° anno |
Tipologia Di base |
Crediti/Valenza 10 |
SSD attività didattica FIS/07 - fisica applicata (a beni culturali, ambientali, biologia e medicina)
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Erogazione Tradizionale |
Lingua Italiano |
Frequenza Consigliata |
Tipologia esame Scritto ed orale |
Prerequisiti nozioni elementari di algebra e geometria. |
Obiettivi formativi
Fornire una conoscenza di elementi di base della matematica necessaria allo studio delle scienze. Introdurre lo studente alla conoscenza delle principali leggi fisiche ed alle loro applicazioni, particolarmente in campo biomedico.
The aim of the course is to provide first a mathematical basis for the study natural sciences, next an introduction to the fundations of physics and their applications to life sciences.
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Risultati dell'apprendimento attesi
Comprensione dei principi fondamentali della fisica e capacita' di applicarli allo studio di fenomeni biomedici.
Understanding of the fundamental physical laws, with particular reference to their application to life sciences.
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Programma
Elementi di matematica
Funzioni: concetti di limite, derivata e integrale. Vettori. Unita' di misura, analisi dimensionale. Fattori di scala.
Dinamica
Velocita' media e istantanea, accelerazione, La forza e le tre leggi di Newton Tipi di forze: forza peso, forze elastiche forze di attrito. Moto circolare e forza centripeta. Cenni sui sitemi non inerziali.
Lavoro ed il teorema dell'energia cinetica, forze conservative ed energia potenziale. Il principio di conservazione dell'energia. Energia potenziale gravitazionale ed elastica. Potenza.
Impulso e teorema della quantita' di moto. Cenni sulla dinamica e statica del corpo rigido. Il concetto di leva. Leve nel corpo umano
Onde Moto oscillatorio e moto armonico. Conservazione dell'energia nel moto armonico. pendolo. Onde trasversali e longitudinali. Onde armoniche: frequenza e lunghezza d'onda. Onde in due e tre dimensioni. Energia e intensita' delle onde. Il suono come onda: la scale dei decibel. Interferenza e diffrazione delle onde. Il principio di Huygens-Fersnel.
Statica e dinamica dei fluidi
Il concetto di pressione. La legge di Stevino, principio di Pascal, legge di Archimede.
Liquidi ideali: portata, equazione di continuita', teorema di di Bernoulli e sue applicazioni.
Liquidi reali: legge di Hagen-Poiseuille. Cenni sul moto turbolento. Tensione superficiale e capillarita'.
Termodinamica
La temperatura ed il principio zero della termodinamica. Sistemi termodinamici: aperti, chiusi ed isolati. Trasformazioni termodinamiche, processi reversibili e irreversibili.
IL calore specifico. Proprieta' termometriche della materia. Gas perfetti ed equazione di stato. La teoria cinetica dei gas (cenni). Leggi di Dalton ed Henry.
Termodinamica: lavoro meccanico e calore Il primo principio della termodinamica e l'energia interna. Applicazioni. Transizioni di fase. Trasmissione del calore: conduzione, convezione e irraggiamento.
Secondo principio della termodinamica: enunciati di Clausius e di Kelvin. Macchine termiche ed il ciclo di Carnot. Cicli reversibili e teorema di Carnot. La funzione entropia. Cenni sulla interpretazione probabilistica dell'entropia. Cenni sulla termodinamica dei sistemi viventi: metabolismo basale e legge di Kebler.
Elettricita' e Magnetismo
Carica elettrica, legge di Coulomb, campo elettrostatico, potenziale elettrostatico. Materiali Conduttori e isolanti. Condensatori.
Corrente elettrica, legge di Ohm, potenza ed effetto Joule. Prima e seconda legge di Kirchoff. Carica e scarica dei condensatori.
Campo magnetico, forza di Lorentz. Sorgenti di campo magnetico: filo lineare, spira e solenoide. Cenni sul magnetismo nella materia. Forze fra fili percorsi da corrente e definizione di Ampere Legge di Faraday-Neumann.
Ottica
Le onde elettromagnetiche e la luce. Meccanismi di produzione delel onde EM. Leggi di Stefan-Boltzmann e di Wien.
Riflessione, trasmissione ed assorbimento della luce Interferenza e diffrazione della luce.
Ottica geometrica: leggi della riflessione e della rifrazione. Formazione di immagini: specchi, lenti convergenti e divergenti. Ingrandimento angolare e lineare. L'occhio umano come strumento ottico. Difetti della vista e loro correzione. Il microscopio ed il suo potere risolutivo
Cenni di fisica moderna
Mathematics
The concept of function. Graphical representation of a function. Examples: Straight line, parabolic and hyperbolic functions. The exponential function and the logarithm.Trigonometric functions. The concepts of of limit, derivative, integral. Vectors and their representation. Sum of vectors, product of a vector times a scalar, scalar (dot) and vector (cross) products. Reference systems. Measurement units, dimensional analysis, scaling laws.
Dynamics
Mean and istantaneous velocity. Acceleration. The concept of force and Newton’s laws. Gravity and weight, friction, elastic forces. Circular motion and centripetal force. Basics of non-inertial systems. Work and energy; the theorem of kinetic energy. Conservative forces and potential energy. Conser- vation of energy. Potential energy of gravitational and elastic forces. Power. Spring’s harmonic motion. Conservation of energy in the harmonic motion. Pendulum. Impulse and momentum. Conservation of momentum and collisions. Basics of rigid body dynamics. Torque and momentum of inertia. Statics: levers in the human body.
Waves and sound Transverse and longitudinal waves. Huygens-Fresnel principle. Harmonic waves: frequency and wavelenght. Waves in 2D and 3D. Waves energy and intensity. Interference and diffraction. Sound: intensity and sound level.
Fluid mechanics
The concepts of density and pressure. Stevin’s law and atmospheric pressure. Pascal’s principle. Archimedes’ principle. Ideal fluids: flow rate and continuity equation. Bernouilli’s theorem with applications to biological problems. Real fluids: viscosity and Hagen-Poiseuille’s law. Blood circulation. Basics of turbulent motion.
Thermodynamics
Thermodynamical systems. Temperature and zeroth law of thermodynamics. Heat and temper- ature: specific heat. Thermometric properties of matter, phase transitions. Ideal gases, basics of kinetic theory of gases, mean kinetic energy of molecules. Work and heat: heat as type of energy. First law of thermodynamics. Internal energy. Specific heat of gases. Real gases. Henry’s law, phase transitions. Heat transfer: conduction, convection and radiation. Second law of thermodynamics: postulates of Kelvin and Clausius.
Thermal engines and Carnot cicle. Reversible cicles and Carnot’s theorem. Refrigeretors. Entropy. Statistical nature of entropy (hints) Thermodynamics of living systems: metabolism and Kleber’s law.
Electromagnetism Electric charge and Coulomb’s law. Electric field. Potential. Electrical conductors and insulators. Dielectrics. Capacitance and capacitors. Energy capacitors. Capacitors in parallel and in series. Electric current, resistors, and Ohm’s law. Electric circuits: first and second Kirkoff’s law. Power and Joule’s effect. Charge and discharge of a capacitor. Magnetic field and Lorentz force. Magnetic field generated by different configurations of currents: linear wire, spire, and solenoid. Interaction between electric currents and definition of Amp`ere. Some notion on magnetic field in the matter. Faraday’s law and its applications.
Optics Electromagnetic (EM) waves; the light as an EM wave. Basics of mechanisms of generation of EM waves. Stefan-Boltzmann’s law and Wien’s law. Interference and diffraction of light. Interaction of light with matter: reflection, trasmission, and absorption. Geometrical Optics: reflection and refraction. Image formation by reflection: mirrors. Image formation by refraction: convex and concave lenses. Angular and linear magnification. The eye as an optical device: eyes’ defects and their correction. The microscope and its resolving power.
Some notes on modern physics
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Modalità di insegnamentoLezione frontale tradizionale |
Modalità di verifica dell'apprendimentoL'esame si articola su due prove: lo scritto consiste nella soluzione di semplici problemi, l'orale riguarda gli argomenti di teoria svolti nel corso.
La prova scritta ha una durata di 90 minuti e consiste nella soluzione di cinque problemi su argomenti del corso, con un totale di dieci domande di egual peso. Durante la prova gli studenti possono consultare un formulario che loro stessi hanno compilato.
I problemi riguardano : meccanica, fluidodinamica e onde, termodinamica, elettromagnetismo e ottica. Per sostenere la prova orali occorre rispondere correttamente a sei domande. La prova scritta ha validita' un anno solare, cioe' gli studenti hanno a disposizione un anno di tempo per dare l'orale senza dover ripetere la prova scritta.
La prova orale verte sugli elementi fondamentali caratterizzanti i vari argomenti del corso.
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Attività di supportoEsercitazioni di preparazione allo scritto, in cui vengono insegnati i metodi di risoluzione di problemi simili a quelli che verranno sostenuti nella prova scritta. |
Testi consigliati e bibliografia
Ezio Ragozzino, Principi di fisica EdiSES. Ulteriori titoli di testi utili sono disponibili sulla Homepage del docente: http://personalpages.to.infn.it/~ferraro/farmacia.html
Il sito su moodle contiene anche le slides (scaricabili) del corso
Alan H. Cromer , Physics for the Life Sciences, Barnes and Noble.
Some more titles can be found at the homepage http://personalpages.to.infn.it/~ferraro/farmacia.html.
The slides of the course can be downloaded from the site on moodle
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NoteA partire dall'a.a. 13-14 l'insegnamento "Fisica (stf0002)" sostituisce "Fisica con elementi di matematica (far0047)"
Prerequisiti: nozioni elementari di algebra e geometria.
Prova di esame.
L' esame si articola su due prove: lo scritto consiste nella soluzione di semplici problemi, l'orale riguarda gli argomenti di teoria svolti nel corso.
Prerequisites: elementary precalculus.
Examination
The final examination comprises two parts: a written examination which involves solving simple phisical problems and an oral one on the subjects of the course.
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Registrazione Aperta |
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