ECTS - University of Pisa
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APPLIED PHYSICS
GIANCARLO SPORTELLI
Academic year2023/24
CourseDENTISTRY AND DENTAL PROSTHODONTICS
Code153BB
Credits6
PeriodSemester 1
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
FISICA APPLICATAFIS/07LEZIONI60
GIANCARLO SPORTELLI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Gli studenti apprenderanno i principi fisici e le tecniche fondamentali della cinematica e della dinamica del corpo puntiforme, dei corpi rigidi e dei fluidi. Inoltre, studieranno il moto ondulatorio, la termodinamica, le basi dell'analisi dei circuiti e dell'elettromagnetismo. Verranno introdotti anche i principi fisici di radioprotezione.

 
Knowledge

Students will learn the basic physical principles and techniques of point body kinematics and dynamics, rigid bodies and fluids. They will also study wave motion, thermodynamics, the basics of circuit analysis and electromagnetism. Physical principles of radiation protection will also be introduced.
Modalità di verifica delle conoscenze

Per l'accertamento delle conoscenze saranno svolte delle prove in itinere ed esercitazioni numeriche in classe

La verifica delle conoscenze sarà oggetto della valutazione dell'elaborato scritto previsto all'inizio di ogni sessione d'esame.
Assessment criteria of knowledge

In order to ascertain the knowledge, tests will be carried out in itinere and numerical exercises in class

The verification of knowledge will be the subject of the evaluation of the written paper provided at the beginning of each examination session.

 
Capacità

Lo studente sarà in grado di risolvere semplici problemi di fisica applicati alle scienze mediche e odontoiatriche.

 
Skills

The student will be able to solve simple physics problems applied to medicine.

 
Modalità di verifica delle capacità

Durante il corso vengono svolte esercitazioni numeriche che prevedono la partecipazione attiva degli studenti


Vengono assegnati esercizi e test che gli studenti devono risolvere autonomamente e che poi vengono discussi e valutati in sessioni dedicate di autoverifica.

Si incoraggia la comunicazione attiva con il docente tramite scambio di documenti sul forum dedicato agli studenti.

 
Assessment criteria of skills

During the course, numerical exercises are carried out that promote the active participation of the students.


Exercises and tests are assigned that students have to solve autonomously and that are then discussed and evaluated in dedicated self-assessment sessions.

Active communication with the teacher is encouraged through the exchange of documents on the forum dedicated to students.

 
Comportamenti

Lo studente potrà acquisire e/o sviluppare sensibilità alle problematiche della fisica applicata alla medicina.

Saranno acquisite accuratezza e precisione nello svolgere attività di raccolta e analisi di dati sperimentali.

 
Behaviors

The student can acquire and/or develop sensitivity to the problems applied to medicine.


Accuracy and precision will be acquired in the collection and analysis of experimental data.

 
Modalità di verifica dei comportamenti

Durante le sessioni di esame saranno valutati il grado di accuratezza e precisione delle attività svolte.

 
Assessment criteria of behaviors

During the examination sessions, the degree of accuracy and precision of the activities carried out will be evaluated

 
Prerequisiti (conoscenze iniziali)
  • Linguaggio elementare degli insiemi
  • Elementi di logica
  • Operazioni con numeri naturali, interi, razionali, reali
  • Disuguaglianze e relative regole di calcolo; proprieta' delle potenze
  • Algebra elementare, equazioni e disequazioni algebriche di primo e secondo grado
  • Elementi di trigonometria
  • Funzioni elementari: potenze, polinomi, radici, esponenziali, logaritmi
  • Funzioni trigonometriche fondamentali

 
Prerequisites
  • Elementary language of sets
  • Elements of logic
  • Operations with natural, integer, rational, real numbers
  • Inequalities and related calculation rules; properties of the powers
  • Elementary algebra, equations and algebraic inequalities of first and second degree
  • Elements of trigonometry
  • Elementary functions: powers, polynomials, roots, exponentials, logarithms
  • Basic trigonometric functions

 
Indicazioni metodologiche
  • Le lezioni frontali sono svolte con ausilio di slides e seguono il testo di riferimento.
  • Le esercitazioni numeriche sono svolte alla lavagna.
  • Gli studenti hanno accesso a un portale di elearning dal quale è possibile scaricare il materiale didattico.
  • La comunicazione docente-studenti avviene a fine lezione, attraverso il portale di elearning, Microsoft Teams, per email e a ricevimento su appuntamento
  • Vengono organizzate prove intermedie durante il corso per valutare l'apprendimento graduale delle diverse parti del corso
Teaching methods
  • The lectures are conducted with the help of slides and follow the reference text.
  • The numerical exercises are carried out on the blackboard.
  • Students have access to an e-learning portal from which they can download the teaching materials.
  • Teacher-student communication takes place at the end of the lesson, through the e-learning portal, Microsoft Teams, by email and by appointment.
  • Intermediate tests are organised during the course to assess the gradual learning of the different parts of the course.
Programma (contenuti dell'insegnamento)

Introduzione

  • Grandezze fisiche, misure, errori.

Cinematica

  • Cinematica del punto materiale: velocità media, velocità istantanea, accelerazione. Caduta libera.
  • Algebra vettoriale: somma, differenza, scomposizione di vettori. Moto di un proiettile. Moto parabolico. Prodotto scalare e vettoriale. Prodotto bivettore e misto.

Dinamica

  • Le tre leggi del moto di Newton. Peso e forza di gravità Reazioni vincolari. Piano inclinato. Forza di attrito. Forza elastica.
  • Il moto circolare: cinematica e dinamica.
  • Lavoro ed Energia. Energia cinetica. Energia Potenziale. Forze onservative e forze non conservative. Conservazione dell’energia.
  • Quantità di moto. Conservazione della quantità di moto. Urti. Urti elastici in una dimensione. Urti anelastici. Centro di massa.
  • Moto rotatorio. Grandezze angolari. Momento d’inerzia. Dinamica rotazionale. Energia cinetica rotazionale.Conservazione del momento angolare.

Statica

  • Condizioni di Equilibrio. Problemi di Statica.

Fluidi

  • Densità assoluta e densità relativa. Pressione. Principio di Pascal. Legge di Archimede. Portata ed equazione di continuità. Equazione di Bernoulli. Viscosità. Equazione di Poiseuille. Resistenza Idraulica. Tensione superficiale e capillarità.

Onde e suono

  • Vibrazioni e onde. Il moto armonico. Il pendolo semplice. Moto armonico smorzato. Onde longitudinali e trasversali.
  • Intensità del suono. Decibel. Risposta dell'orecchio. Interferenza. Effetto Doppler.

Termodinamica

  • Equilibrio termico e principio zero della termodinamica. Termometri.Temperatura assoluta. Leggi dei gas perfetti.
  • Il calore come trasferimento di energia. Energia interna e calore specifico. Esperienza di Joule. Calorimetria e passaggi di stato. Calore latente. Trasmissione del calore.
  • Trasformazioni termodinamiche. Il primo principio della termodinamica. Trasformazioni cicliche e ciclo di Carnot. Il secondo principio della termodinamica. Macchine termiche e frigorifere. L’entropia ed il secondo principio.

Elettrostatica

  • Carica elettrica. Forza di Coulomb. Campo elettrico. Campo elettrico e conduttori. Teorema di Gauss.
  • Potenziale elettrico. Energia potenziale elettrostatica. Linee equipotenziali. L’unità di misura dell’elettronvolt. Esempi di potenziali. Capacità e condensatori. I dielettrici.

Circuiti elettrici

  • La pila. L’intensità di corrente elettrica. Legge di Ohm. Resistivita’. Potenza. Corrente alternata. Leggi di Kirchhoff. Condensatori in serie e in parallelo. Circuiti RC.

Magnetismo

  • Magneti e campi magnetici. Forze magnetiche. Forza di Lorentz.

Onde elettromagnetiche e radioprotezione

  • Principi di propagazione elettromagnetica.
  • Principi di radioprotezione. 
Syllabus

Introduction

  • Physical quantities, measurements, errors.

Kinematics

  • Material point kinematics: average speed, instantaneous speed, acceleration. Free fall.
  • Vector algebra: sum, difference, decomposition of vectors. The motion of a bullet. Parabolic motion. Scalar and vector product. Bivector and mixed product.

Dynamics

  • Newton's three laws of motion. Weight and force of gravity Boundary reactions. Inclined plane. Force of friction. Elastic force.
  • Circular motion: kinematics and dynamics.
  • Work and Energy. Kinetic energy. Potential Energy. Onservative and non conservative forces. Energy conservation.
  • Quantity of motion. Conservation of momentum. Impacts. Elastic bumps in one dimension. Inelastic bumps. Center of mass.
  • Rotating motion. Angular sizes. Moment of inertia. Rotational dynamics. Rotational kinetic energy. Angular momentum conservation.

Statics

  • Equilibrium conditions. Statics problems.

Fluids

  • Absolute and relative density. Pressure. Pascal principle. Law of Archimedes. Flow rate and continuity equation. Bernoulli equation. Viscosity. Equation of Poiseuille. Hydraulic resistance. Surface tension and capillarity.

Waves and sound

  • Vibrations and waves. Harmonic motion. The simple pendulum. Dampened harmonic motion. Longitudinal and transversal waves.
  • Sound intensity. Decibel. Ear response. Interference. Doppler effect.

Thermodynamics

  • Thermal balance and zero principle of thermodynamics. Thermometers.Absolute temperature. Perfect gas readings.
  • Heat as an energy transfer. Internal energy and specific heat. Joule experience. Calorimetry and state changes. Latent heat. Heat transmission.
  • Thermodynamic transformations. The first principle of thermodynamics. Cyclic transformations and Carnot cycle. The second principle of thermodynamics. Thermal and refrigeration machines. Entropy and the second principle.

Electrostatic

  • Electric charge. Coulomb power. Electric field. Electric field and conductors. Gauss' Theorem.
  • Electrical Potential. Electrostatic potential energy. Equipotential lines. The unit of measurement of the electron volt. Examples of potentials. Capacities and capacitors. Dielectrics.

Electrical circuits

  • The stack. The intensity of the electric current. Ohm's Law. Resistivity. Power. Alternating current. Kirchhoff's Laws. Series and parallel capacitors. RC circuits.

Magnetism

  • Magnets and magnetic fields. Magnetic forces. Lorentz force.

Electromagnetic waves and radiation protection

  • Principles of electromagnetic propagation.
  • Principles of radiation protection.
Bibliografia e materiale didattico

Testi consigliati:

Giancoli – FISICA con fisica moderna – Casa Editrice Ambosiana (Capitoli 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20)

Scannicchio - Fisica biomedica, EDISES

David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker - Fondamenti di Fisica – Casa Editrice Ambrosiana
Bibliography

Recommended texts:

Giancoli – PHYSICS. Principles with Applications – Pearson Education Inc, Prentice Hall (C) (Chapters 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20)

David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker – Fundamentals of Physics – John Wiley & Sons
Indicazioni per non frequentanti

La frequenza del corso è obbligatoria.
Non-attending students info

Attendance to the course is mandatory.
Modalità d'esame

La prova di Fisica è normalmente orale. Durante la prova viene richiesto allo studente di risolvere esercizi numerici su argomenti relativi al programma svolto.
Assessment methods

The Physics test is normally oral. The student is asked to solve numerical exercises on topics related to the program.
Note

RICEVIMENTO STUDENTI

Il ricevimento è su appuntamento fissabile via e-mail.
Notes

STUDENTS RECEPTION

Reception is upon appointment taken by e-mail.
Updated: 05/12/2023 09:54