DIPARTIMENTO DI SCIENZE DEL FARMACO Corso di laurea magistrale in Farmacia Anno accademico 2018/2019-1 anno FISICA M - Z FIS/07-9 CFU - 2 semestre Docente titolare dell'insegnamento ANTONIO TRIGLIA Email: antonio.triglia@unict.it Edificio / Indirizzo: Dipartimento di Fisica e Astronomia - Cittadella Universitaria - Edificio 10 - ultimo piano Telefono: 0957382816 Orario ricevimento: Giovedì dalle 08:30 alle 10:30 Inviare mail per confermare ricevimento o per fissare altro giorno OBIETTIVI FORMATIVI Il bagaglio di conoscenze fornito allo studente lo mette in grado di affrontare i corsi più specifici del piano di studi; particolare importanza viene data al contributo della fisica nelle applicazioni nel campo biomedico contenute nel programma. Al termine del corso, lo studente avrà appreso gli elementi fondamentali del metodo sperimentale, le leggi fisiche di base e avrà avuto modo di conoscere diverse applicazioni delle stesse in campi inerenti al corso di studio. La correttezza formale nell esposizione degli argomenti trattati viene tenuta in particolare considerazione, nell'ambito delle conoscenze matematiche acquisite dallo studente in corsi precedenti. Si intendono perseguire i seguenti obiettivi formativi: - una conoscenza e una capacità di comprensione riguardo ai fondamenti della fisica - competenze applicative relative a procedure metodologiche e strumentali utili anche per la ricerca in campo biologico. MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'INSEGNAMENTO Sono previste lezioni frontali ed esempi di applicazione su specifici argomenti. Le lezioni frontali avranno per oggetto contenuti metodologici della disciplina per alcuni argomenti trattati nel corso e contenuti applicativi per la maggioranza degli argomenti trattati. Gli Allievi approfondiranno attivamente i contenuti applicativi durante alcune lezioni che si svolgeranno nel Laboratorio di Fisica del Dipartimento di Fisica e Astronomia. PREREQUISITI RICHIESTI Conoscenze di base di analisi matematica, geometria e trigonometria
FREQUENZA LEZIONI Obbligatoria - Sono consentite assenze per non più di 19 ore, pari al 30% delle ore complessive di lezione. La frequenza alle lezioni e naturalmente lo studio conseguente sarà di grande utilità per la comprensione dei vari argomenti e consentirà agli Allievi la partecipazione ai frequenti test di verifica interattiva in aula. La comprensione degli argomenti trattati nella parte iniziale del corso è assolutamente necessaria per l'apprendimento degli argomenti successivi. CONTENUTI DEL CORSO Fisica Generale INTRODUZIONE: Grandezze fisiche, unità di misura, cifre significative, errore di misura, grandezze scalari e grandezze vettoriali, operazioni con i vettori, componenti di un vettore e versori. LA DESCRIZIONE DEL MOTO: Vettori spostamento, velocità e accelerazione, moto con velocità costante, moto con accelerazione costante, moto in due dimensioni. FORZA E MOTO: I, II e III Legge di Newton, forza gravitazionale, moto di un proiettile, forze di attrito, dinamica del moto circolare; moto di una sfera in un liquido. ENERGIA E LAVORO: Lavoro svolto da una forza variabile, energia cinetica e teorema dell energia cinetica, forze conservative, energia potenziale, conservazione dell energia meccanica. ONDE MECCANICHE E SUONO: Moto armonico, propagazione di un impulso e di un onda, onde acustiche e suono, decibel. I FLUIDI: La pressione nei fluidi, la legge di Stevino, il principio di Archimede, il teorema di Bernoulli, moto laminare di un fluido viscoso: legge di Stokes, legge di Poiseuille, fenomeni di superficie: legge di Laplace, tensione superficiale e fenomeni di capillarità. TEMPERATURA, CALORE E PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA: Termometri e scale di temperatura, dilatazione termica di solidi e liquidi, legge dei gas perfetti, teoria cinetica dei gas, calore specifico, calore latente e cambiamenti di fase, conduzione del calore, trasformazioni termodinamiche, lavoro nelle trasformazioni termodinamiche, energia interna, il primo principio della termodinamica. CARICA ELETTRICA, CAMPO E POTENZIALE ELETTROSTATICO: La carica elettrica, conduttori e isolanti, la Legge di Coulomb, il campo elettrostatico, linee di forza, il potenziale e l energia potenziale elettrostatica, la capacità elettrostatica. CORRENTE ELETTRICA: la corrente elettrica, resistenza e legge di Ohm, superconduttori, modello per la conduzione elettrica, energia e potenza elettrica. CAMPI MAGNETICI: Moto di una particella carica in un campo magnetico, forza magnetica su un conduttore percorso da corrente, campo magnetico prodotto da una corrente, la legge di Biot-Savart, la legge di Faraday e l induzione, densità di energia in un campo magnetico. ONDE ELETTROMAGNETICHE: le onde elettromagnetiche, l energia trasportata dalle onde elettromagnetiche, lo spettro delle onde elettromagnetiche. OTTICA GEOMETRICA: riflessione, rifrazione e dispersione della luce, riflessione totale, le fibre ottiche, lenti e formazioni delle immagini
Fisica biomedica ONDE ELASTICHE: Applicazione degli ultrasuoni MECCANICA DEI FLUIDI: Circuito idrodinamico del sangue, lavoro e potenza cardiaca. Aneurisma e stenosi, embolia gassosa. Velocità di eritrosedimentazione, centrifugazione. FENOMENI ELETTRICI : La propagazione degli impulsi nervosi in fibre mieliniche e amieliniche. ONDE ELETTROMAGNETICHE E RADIAZIONI: Ottica della visione. la lente di ingrandimento e il microscopio ottico, i campi elettromagnetici e gli effetti sulla salute umana TESTI DI RIFERIMENTO 1. 2. 3. 4. Jewett&Serway: Principi di Fisica, Vol I, V edizione, EdiSES, 2015 Napoli E. Ragozzino: Principi di Fisica, EdiSES, 2006 Napoli D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Fondamenti di Fisica vol. 1, VI ed., CEA, Milano D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Fondamenti di Fisica vol. 2, VI ed., CEA, Milano PROGRAMMAZIONE DEL CORSO Argomenti 1 INTRODUZIONE: Conoscenze propedeutiche al corso. Grandezze fisiche, unità di misura, prefissi per la potenza di dieci, cifre significative, errore di misura, sistemi di coordinate 2 INTRODUZIONE: grandezze scalari e grandezze vettoriali, operazioni con i vettori, componenti di un vettore e versori, prodotto scalare, prodotto vettoriale 3 LA DESCRIZIONE DEL MOTO: Vettori spostamento, velocità e accelerazione, moto con velocità costante, moto con accelerazione costante, moto in due dimensioni 4 FORZA E MOTO: Sistemi di riferimento inerziali. La massa inerziale. I, II e III Legge di Newton, forza gravitazionale Riferimenti testi Conoscenze propedeutiche: appendice A.1, A.2- appendice B.1-B.4, B.6; B.8 appendice D Cap. 1: pagg. 4-13, parr. 1.1-1.6 Cap. 1: pagg. 13-28, parr. 1.7-1.9 Prodotto scalare: Cap 6: pagg. 158-160, par. 6.3 Prodotto vettoriale: Cap 10: pag 318, 2 parte del par. 10.5 (pag. 318) Cap. 2: Una dim., pagg. 37-59, parr. 2.1-2.7 Cap. 3: Due dim. Pagg. 69-83 parr. 3.1, 3.2, 3.3-3.5 Cap. 4: Leggi del moto pagg. 97-114, parr. 4.1-4.7 5 FORZA E MOTO: moto di un proiettile, forze di attrito Cap. 5: Forze di attrito pagg. 125-130, parr.5.1 6 FORZA E MOTO: dinamica del moto circolare, moto di una sfera in un liquido Cap. 5: Appl. Leggi del moto pagg. 131-135, 138-140, 142-144 parr. 5.2, 5.4, 5.5
7 ENERGIA E LAVORO: Lavoro svolto da una forza variabile, energia cinetica e teorema dell energia cinetica 8 ENERGIA E LAVORO: forze conservative, energia potenziale, conservazione dell energia meccanica. Considerazioni energetiche sul moto dei pianeti e dei satelliti, spettri atomici e teoria di Bohr dell atomo di idrogeno Cap. 6: pagg. 155-168, parr. 6.1-6.5 Cap. 6: pagg. 168-174, 176-179, parr. 6.6-6.9 (parr. 6.8-6.9: approfondimento) Cap. 7: pagg. 193-213 par 7.1-7.5 (par. 7.4 approfondimento) Cap 11: 364-374 par 11.4-11.5 (paragrafi di approfondimento) 9 ONDE MECCANICHE E SUONO: Moto armonico Cap. 12: pagg. 391-400, 403-405, parr. 12.1-12.4, 12.6, 12.7 (parr. 12.6-12.7: approfondimento) 10 ONDE MECCANICHE E SUONO: propagazione di un impulso e di un onda, onde acustiche e suono, decibel 11 ONDE MECCANICHE E SUONO: Applicazione degli ultrasuoni 12 I FLUIDI: La pressione nei fluidi, principio di Pascal, la legge di Stevino, il principio di Archimede, 13 I FLUIDI: Portata, il teorema di Bernoulli, effetto venturi: aneurisma e stenosi, bruciatore a gas di Bunsen, spruzzatori 14 I FLUIDI: moto laminare di un fluido viscoso: legge di Poiseuille, circuito idrodinamico del sangue, lavoro e potenza cardiaca; legge di Stokes, velocità di eritrosedimentazione, centrifugazione, diffusione molecolare, osmosi 15 I FLUIDI: fenomeni di superficie: legge di Laplace e fenomeni di capillarità, embolia gassosa. Cap. 13: pagg. 416-423, 429-431, 435-438, parr. 13.1, 13.2, 13.6, 13.8 Halliday vol 1. Cap. 17: pagg. 391-392, par. 17.6 Materiale didattico distribuito Materiale didattico distribuito (approfondimento) Cap. 15: pagg. 482-492, parr. 15.1-15.4 Cap. 15: pagg. 493-498, parr. 15.5-15.8 (par. 15.8 approfondimento) Ragozzino. Cap.5 pagg. 150-152, par. 9 Ragozzino. Cap.5 pagg. 152-161, 162-177 parr. 10-13, 15-18 (parr. 15-18: approfondimento) Ragozzino. Cap.5 pagg. 177-189, parr. 19-24 16 Riepilogo argomenti trattati 17 VERIFICA IN ITINERE 18 TEMPERATURA, CALORE E PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA: Termometri e scale di temperatura, dilatazione termica di solidi e liquidi, Cap. 16: pagg 516-525 parr.16.1-16.3
19 TEMPERATURA, CALORE E PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA: legge dei gas perfetti, teoria cinetica dei gas (interpretazione molecolare della temperatura), calore specifico, calori specifici molari 20 TEMPERATURA, CALORE E PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA: calore latente e cambiamenti di fase, conduzione del calore, 21 TEMPERATURA, CALORE E PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA: trasformazioni termodinamiche e lavoro nelle trasformazioni termodinamiche, energia interna, il primo principio della termodinamica. 22 CARICA ELETTRICA, CAMPO E POTENZIALE ELETTROSTATICO: La carica elettrica, conduttori e isolanti, la Legge di Coulomb, il campo elettrostatico, linee di forza, moto di particelle cariche in un campo elettrico uniforme, teorema di Gauss 23 CARICA ELETTRICA, CAMPO E POTENZIALE ELETTROSTATICO: il potenziale e l energia potenziale elettrostatica, la capacità elettrostatica, densità di energia in un campo elettrico 24 CORRENTE ELETTRICA: la corrente elettrica, resistenza e legge di Ohm, modello per la conduzione elettrica, energia e potenza elettrica. La propagazione degli impulsi nervosi in fibre mieliniche e amieliniche 25 CAMPI MAGNETICI: Moto di una particella carica in un campo magnetico, spettrometro di massa, ciclotrone 26 CAMPI MAGNETICI: forza magnetica su un conduttore percorso da corrente, campo magnetico prodotto da una corrente, la legge di Biot-Savart, forza magnetica prodotta da due conduttori paralleli, teorema di Ampere 27 CAMPI MAGNETICI: la legge di Faraday e l induzione, densità di energia in un campo magnetico. 28 ONDE ELETTROMAGNETICHE: le onde elettromagnetiche, l energia trasportata dalle onde elettromagnetiche, lo spettro delle onde elettromagnetiche, la legge di Wien, 29 ONDE ELETTROMAGNETICHE: i campi elettromagnetici e gli effetti sulla salute umana, 30 OTTICA GEOMETRICA: riflessione, rifrazione e dispersione della luce, riflessione totale, le fibre ottiche. Cap. 16: pagg. 525-528, 530-532 parr.16.4-16.5 Cap. 17: pagg. 545-550, 562-564 parr.17.1-17.2, 17.7 Cap. 17: pagg. 550-554 par.17.3 Cap. 17: pagg. 569-570 par.17.10 Cap. 17: pagg. 554-561 parr.17.4-17.6 Cap. 19: pagg. 620-636, 636-644 parr. 19.1-19.7, 19.8-19.10 (parr. 19.9-19.10: approfondimento) Cap. 20: pagg. 657-661; 671-674 parr. 20.1-20.3, 20.7 Cap. 21 pagg. 698-713 parr. 21.1-21.5 (par. 21.4 approfondimento) Materiale didattico distribuito Cap. 22: pagg. 744-753 parr. 22.1-22.4 (par. 22.4 approfondimento) Cap. 22: pagg. 754-755; 758-759; 761-766 parr. 22.5; 22.7, 22.8-22.10 (par. 22.9: approfondimento) Cap. 23: pagg. 781-785; 791-794; 801-803 parr. 23.1; 23.3; 23.7 Cap. 24 pagg. 826-829, 830-832, 836-839 parr. 24.3, 24.4, 24.6, 24.7 Materiale didattico distribuito Cap. 25 pagg. 852-860, 865-869 parr. 25.1-25.4, 25.7, 25.8
31 OTTICA GEOMETRICA: lenti e formazioni delle immagini, ottica della visione 32 OTTICA GEOMETRICA: la lente di ingrandimento e il microscopio ottico, Cap.26: pagg. 879-900, par. 26.1-26.5 Halliday vol 2. Cap.34 par. 34.8 (approfondimento) 33 Riepilogo argomenti trattati 34 VERIFICA IN ITINERE MATERIALE DIDATTICO studium.unict.it VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO Vengono effettuate due verifiche in itinere, la prima a metà corso e riguarda la parte del programma fino alla fluidodinamica, la seconda alla fine del corso e riguarda gli argomenti della restante parte del programma. Coloro che superano le verifiche in itinere sono esonerati dal compiere la prova scritta prevista per l esame finale, qualora questo venga sostenuto entro la sessione autunnale di esami; gli allievi esonerati dovranno comunque prenotarsi sul portale per l'appello prescelto con la nota "SOLO ORALE" Le prove consistono nella somministrazione di un certo numero di quesiti (normalmente 10) a risposta chiusa e la durata della prova è fissata in 90 minuti. L esame finale consiste in una prova scritta consistente nella risoluzione di alcuni esercizi (normalmente 4) ed in un esame orale per verificare la conoscenza, la comprensione e l esposizione degli argomenti trattati durante le lezioni. Gli allievi che hanno riportato grave insufficienza nella prova scritta sono sconsigliati dal presentarsi all esame orale DATE DEGLI APPELLI Le date delle verifiche in itinere possono subire variazioni legate ad eventuali imprevisti nello svolgimento regolare delle lezioni. Per le date dell esame finale (prova scritta) si rimanda al calendario didattico pubblicato sul sito dell università http://www.dsf.unict.it/corsi/lm-13 Il calendario delle prove orali verrà predisposto di volta in volta alla fine della prova scritta prevista per l'appello in questione ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI Le leggi della dinamica, forze di attrito, forze conservative, lavoro ed energia, onde acustiche, teorema di Bernoulli, stenosi, aneurisma, velocità di eritrosedimentazione, campo elettrico e potenziale elettrico, legge di Faraday, le onde elettromagnetiche, fibre ottiche,.