ECTS - University of Pisa
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APPLIED PHYSICS
MARIA GIUSEPPINA BISOGNI
Academic year2019/20
CourseDENTISTRY AND DENTAL PROSTHODONTICS
Code153BB
Credits6
PeriodSemester 1
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
FISICA APPLICATAFIS/07LEZIONI60
MARIA GIUSEPPINA BISOGNI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Corso  di Fisica Applicata

  • Rappresentazione funzionale e grafica di processi e rappresentazione dei dati sperimentali.
  • Richiami di calcolo differenziale e di trigonometria.

Introduzione

  • Grandezze fisiche, misure, errori.

Cinematica

  • Cinematica del punto materiale: velocita’ media, velocita’ 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

  • Dinamica: le tre leggi del moto di Newton. Peso e forza di gravita’ Reazioni vincolari. Piano inclinato. Forza di attrito. Forza elastica.
  • Il moto circolare: cinematica e dinamica. Forza di gravitazione universale. Satelliti artificiali. Leggi di Keplero.
  • Lavoro ed Energia. Energia cinetica. Energia Potenziale. Forze onservative e forze non conservative. Conservazione dell’energia.
  • Quantita’ di moto. Conservazione della quantita’ 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

  • I fluidi. Densita’ assoluta e densita’ 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

  • Vibrazioni e onde. Il moto armonico. Il pendolo semplice. Moto armonico smorzato. Onde longitudinali e trasversali. Intensità.
  • Onde sonore. Corde vibranti. Intensita’ del suono: il decibel. L’orecchio e la sua risposta. Effetto Doppler. Ultrasuoni ed applicazioni in medicina.

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’unita’ di misura dell’elettronvolt. Esempi di potenziali. Capacita’ e condensatori. I dielettrici.

Circuiti elettrici

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

Magnetismo

  • Magneti e campi magnetici. Forze magnetiche. Forza di Lorentz. Filo rettilineo percorso da corrente. Solenoide. Legge di Ampere. Momento di dipolo magnetico.
  • Induzione elettromagnetica: cenni.

Onde e.m.

  • Le onde elettromagnetiche: cenni.

Ottica geometrica

  • Riflessione e rifrazione. Legge di Snell. Lenti sottili.
  • Interferenza e diffrazione.
  • Occhio umano e lenti correttive. Microscopio.

 

  • Obiettivi del corso di FISICA:

Scopo del modulo di Fisica è l’insegnamento della fisica e della matematica di base con semplici applicazioni a problemi di carattere biomedico. Si vuole ottenere l’omogeneità della preparazione per tutti gli studenti in vista delle conoscenze specifiche loro richieste nel prosieguo del Corso di Laurea. Si vuole fornire le basi fisiche per la comprensione dei problemi biologici e medici.

 
Knowledge

At the end of the Applied Physics course the student will be able to understand the physics mechanisms underlying the medical problems. He will be able to use the quantitative information and the modeling derived from the physics phenomena to better understand the biomedical systems. 

 
Modalità di verifica delle conoscenze
  • Per l'accertamento delle conoscenze saranno svolte delle prove scritte in itinere ed esercitazioni numeriche in classe sia per il modulo di fisica che per quello di statistica medica
  • La verifica delle conoscenze sarà oggetto della valutazione dell'elaborato scritto previsto all'inizio di ogni sessione d'esame
Assessment criteria of knowledge

The student will be assessed on:

  • his/her ability to solve physics and statistics problems also applied to the biomedical field
  • the ability to model a physics phenomenon and provide for its description in terms of appropriate variables

Methods:

  • Final oral exam
  • Final written exam
  • Continuous assessment

 
Capacità

 Lo studente sarà in grado di risolvere semplici problemi di fisica  applicati alla medicina
Skills
  • the student will be able to solve simple physics  problems applied to the 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
Behaviors
  • The student can acquire and/or develop sensitivity to the problems of physics and statistics applied to medicine
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 lucidi e/o slides
  • Le esercitazioni numeriche in aula sono svolte alla lavagna
  • Gli studenti hanno accesso a un portale di elearning dal quale e' possibile scaricare i lucidi, gli appunti delle lezioni teoriche e tutti gli esercizi svolti in classe
  • La comunicazione docente-studenti avviene a fine lezione, attraverso il portale di elearning, 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
  • Lectures are carried out with the help of transparencies and / or slides
  • The numerical exercises in the classroom are carried out on the blackboard
  • Students have access to an e-learning portal from which it is possible to download the slides, the notes of the theoretical lessons and all the exercises done in class
  • Teacher-student communication takes place at the end of the lesson, through the e-learning portal, by e-mail and by appointment
  • Intermediate tests are organized during the course to evaluate the gradual learning of the different parts of the course
Programma (contenuti dell'insegnamento)

Programma di Fisica:

Matematica         1          Rappresentazione funzionale e grafica di processi e rappresentazione dei dati sperimentali.

                        2                                  Richiami di calcolo differenziale e di trigonometria.

 

Fisica*  1          Introduzione                   Grandezze fisiche, misure, errori.

              2        Cinematica 1                  Cinematica del punto materiale: velocita’ media, velocita’                                                                   istantanea, accelerazione. Caduta libera.

              3        Cinematica 2                  Algebra vettoriale: somma, differenza, scomposizione di                                                                     vettori. Moto di un proiettile. Moto parabolico. Prodotto                                                                scalare e vettoriale. Prodotto bivettore e misto.

              4        Dinamica 1                     Dinamica: le tre leggi del moto di Newton. Peso e forza di                                                                 gravita’. Reazioni vincolari. Piano inclinato. Forza di attrito.                                                         Forza elastica.

              5        Dinamica 2                     Il moto circolare: cinematica e dinamica. Forza di gravitazione                                                             universale. Satelliti artificiali. Leggi di Keplero.

              6        Dinamica 3                     Lavoro ed Energia. Energia cinetica. Energia Potenziale.

                                                            Forze conservative e forze non conservative. Conservazione                                                     dell’energia meccanica. Conservazione dell’energia.

              7        Dinamica 4                     Quantita’ di moto. Conservazione della quantita’ di moto. Urti.

                                                            Urti elastici in una dimensione. Urti anelastici. Centro di massa.

              8        Dinamica 5                     Moto rotatorio. Grandezze angolari. Momento d’inerzia.

                                                            Dinamica rotazionale. Energia cinetica rotazionale.                                                                 Conservazione del momento angolare.

              9        Statica                           Condizioni di Equilibrio. Problemi di Statica.

            10         Fluidi                            I fluidi. Densita’ assoluta  e densita’ relativa. Pressione. Principio di                                                    Pascal. Legge di Archimede. Portata ed equazione di continuita’.                                                                   Equazione di Bernoulli. Viscosita’. Equazione di Poiseuille.                                                         Tensione superficiale e capillarita’.

            11         Onde 1                          Vibrazioni e onde. Il moto armonico. Il pendolo semplice. Moto                                                                     armonico smorzato. Onde longitudinali e trasversali.  Intensita’.

            12         Onde 2                          Onde sonore. Corde vibranti. Intensita’ del suono: il decibel.                                                              L’orecchio e la sua risposta. Effetto Doppler. Ultrasuoni ed                                                             applicazioni in medicina.

            13         Termodinamica 1 Temperatura. Equilibrio termico e principio zero della                                                                                    termodinamica. Termometri.Temperatura assoluta. Leggi dei gas                                                             perfetti.

            14         Termodinamica 2 Il calore come trasferimento di energia. Energia interna e calore                                                                        specifico. Esperienza di Joule. Calorimetria e passaggi di stato.                                                              Calore latente. Trasmissione del calore.

            15         Termodinamica 3 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.

            16         Elettrostatica 1    Carica elettrica. Forza di Coulomb. Campo elettrico. Campo                                                               elettrico e conduttori. Teorema di Gauss.

            17         Elettrostatica 2    Potenziale elettrico. Energia potenziale elettrostatica. Linee                                                                 equipotenziali. L’unita’ di misura dell’elettronvolt. Esempi di                                                                 potenziali. Capacita’ e condensatori. I dielettrici.

            18         Circuiti elettrici 1            La pila. L’intensita’ di corrente elettrica. Legge di Ohm.                                                                                 Resistivita’. Potenza. Corrente alternata.

            19         Circuiti elettrici 2            Forza elettromotrice. Resistenze in serie e in parallelo. Leggi di                                                                       Kirchhoff. Condensatori in serie e in parallelo. Circuiti RC.

            20         Magnetismo 1                 Magneti e campi magnetici. Forze magnetiche. Forza di Lorentz.                                                                     Filo rettilineo percorso da corrente. Solenoide. Legge di Ampere.                                                                      Momento di dipolo magnetico.

            21         Magnetismo 2                 Induzione elettromagnetica: cenni.

            22         Onde e.m                       Le onde elettromagnetiche: cenni.

            23         Ottica geometrica 1          Riflessione e rifrazione. Legge di Snell. Lenti sottili.

            24         Ottica fisica              2    Interferenza e diffrazione.  

            25         Ottica geometrica 3          Occhio umano e lenti correttive. Microscopio.

 

Fisica Sanitaria   1                                 Fisica Nucleare e Radioattivita’. Raggi X e produzione di raggi X.

                                                            Interazione della radiazione con la materia.

                             2                             Effetti delle radiazioni sulla materia biologica. Dose ed unita’ di                                                                      dose. Principi della Radioprotezione.

 

 
Syllabus

 The Applied Physics course will cover the major topics of the classical physics, providing the student also of the mathematics tools (differential calculus). The various topics will be treated with particular emphasis to their relation with biomedical environment. In particular examples and numerical exercises will be done in relation to physiology and anatomy. 

 
Bibliografia e materiale didattico

Testi consigliati:

Fisica Applicata

Giancoli – FISICA con fisica moderna – terza edizione – Casa Editrice Ambosiana

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

M. G. Bisogni, Dispende del corso scaricabili da  https://elearning.med.unipi.it/course/view.php?id=771

 
Bibliography

Giancoli – FISICA con fisica moderna – terza edizione – Casa Editrice Ambosiana

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

M. G. Bisogni, Dispende del corso scaricabili da  https://elearning.med.unipi.it/course/view.php?id=771
Indicazioni per non frequentanti

La frequenza del corso e' obbligatoria.
Non-attending students info

Attendance to the course is mandatory.
Modalità d'esame

La prova di Fisica Applicata puo' essere sia scritta che orale (a discrezione del docente). In entrambe le modalita' viene richiesto allo studente di risolvere alcuni esercizi numerici su argomenti relativi al programma svolto. La modalita' di svolgimento della prova (scritta o orale) verra' comunicata prima di ogni appello.
Assessment methods

The Applied Physics test can be both written and oral (at the discretion of the teacher). In both modes the student is asked to solve some numerical exercises on topics related to the program carried out. The test procedure (written or oral) will be communicated before each examination test.
Note

RICEVIMENTO STUDENTI

Il docente riceve su appuntamento preso via e-mail o per telefono.

 
Notes

  meetings with students can be fixed by e-mail or phone.
Updated: 02/12/2019 12:25