FISICA GENERALE (FISICA I + FISICA PER LA MEDICINA) | Università degli studi di Bergamo

FISICA GENERALE (FISICA I + FISICA PER LA MEDICINA)

Attività formativa monodisciplinare
Codice dell'attività formativa: 
95002

Scheda dell'insegnamento

Per studenti immatricolati al 1° anno a.a.: 
2020/2021
Insegnamento (nome in italiano): 
FISICA GENERALE (FISICA I + FISICA PER LA MEDICINA)
Tipo di attività formativa: 
Attività formativa di Base
Tipo di insegnamento: 
Obbligatoria
Settore disciplinare: 
FISICA SPERIMENTALE (FIS/01)
Anno di corso: 
1
Anno accademico di offerta: 
2020/2021
Crediti: 
9
Responsabile della didattica: 

Altre informazioni sull'insegnamento

Modalità di erogazione: 
Didattica Convenzionale
Lingua: 
Italiano
Ciclo: 
Secondo Semestre
Obbligo di frequenza: 
No
Ore di attività frontale: 
72
Ore di studio individuale: 
45
Ambito: 
Fisica e chimica
Prerequisiti

Fondamenti di algebra elementare, trigonometria, geometria euclidea e cartesiana, analisi matematica. Conoscenze elementari di fisica classica, in particolare Meccanica, Termodinamica, ed Elettromagnetismo, eventualmente conseguite mediante i corsi OFA

Obiettivi formativi

Apprendimento delle nozioni fondamentali di meccanica classica, termodinamica ed elettromagnetismo, con particolare attenzione alle applicazioni in campo biologico e medico. Conoscenza di base dei concetti di radioattività e interazione radiazione-materia e delle loro applicazioni in campo sanitario. Sviluppo della capacità di applicare le leggi fisiche alla risoluzione di semplici problemi.

Contenuti dell'insegnamento

- Grandezze fisiche e cenni di teoria della misura
- Cinematica del punto materiale: variabili cinematiche, moti fondamentali in una e due dimensioni
- Dinamica del punto materiale: concetto di forza, leggi della dinamica newtoniana, quantità di moto e impulso, alcune forze fondamentali, lavoro ed energia, forze conservative, conservazione dell’energia meccanica
- Legge di gravitazione universale e leggi di Keplero
- Sistemi di punti e corpo rigido: centro di massa, momento di una forza, urti
- Corpo rigido: equilibrio di un corpo rigido, vincoli e leve, moto di rotazione e traslazione, momento d’inerzia e momento angolare
- Meccanica dei fluidi: densità, pressione, fluidi in equilibrio, legge di Stevino, principio di Archimede, vasi comunicanti, equazione di continuità, teorema di Bernoulli, fluidi viscosi, forze di coesione e tensione superficiale, capillarità, trasporto in regime viscoso, sedimentazione
- Termodinamica: sistemi e stati termodinamici, temperatura, teoria cinetica dei gas, energia interna, calore e calore specifico, lavoro di un sistema termodinamico, trasformazioni termodinamiche, trasformazioni di stato, 1^ principio della termodinamica, gas perfetti, 2^ principio della termodinamica, macchine termiche, entropia, meccanismi di trasmissione del calore
- Onde e suono: propagazione di un’onda, principio di Huygens, riflessione, rifrazione, interferenza, onde stazionarie, il suono, propagazione delle onde sonore, effetto Doppler
- Fenomeni elettrici: carica elettrica, forza di Coulomb, campo elettrico, potenziale elettrostatico, teorema di Gauss, distribuzione di cariche, dipolo, conduttori, corrente elettrica, leggi di Ohm, forza elettromotrice, carica e scarica di un condensatore, condensatori in serie e parallelo, resistenze in serie e parallelo
- Elettromagnetismo: campo magnetico, forza di Lorentz, moto di cariche in campo magnetico, momenti magnetici, proprietà magnetiche della materia, circuitazione, non conservatività del campo magnetico, flusso di campo magnetico, induzione, equazioni di Maxwell, corrente alternata, onde elettromagnetiche, emissione ed assorbimento delle onde
- Ottica: onde elettromagnetiche, diffrazione della luce, prisma, polarizzazione della luce, luce coerente, diottro, lenti sottili
- Radiazione e materia: atomi e nuclei, decadimenti radioattivi, tipi di radiazione, assorbimento della radiazione nella materia, effetti biologici della radiazione, cenni di radioprotezione, raggi X, acceleratori di particelle in ambito medico e altre applicazioni.

Metodi didattici

Lezioni frontali, esercitazioni e tutorati, assistenza individuale (ricevimento, e-learning)

Modalità verifica profitto e valutazione

Due prove in itinere scritte durante il corso. Gli studenti che ottengono un voto sufficiente in entrambe le prove sono ammessi all’orale con voto di partenza dato dalla media delle due prove scritte:
- 18 < Media < 21: Orale obbligatorio
- Media >= 21: Orale facoltativo
Gli studenti che non ottengono voto sufficiente in entrambe le prove in itinere dovranno sostenere un nuovo esame scritto, su tutto il programma del corso. Conseguendo un voto sufficiente nello scritto complessivo, lo studente è ammesso alla prova orale, nello stesso appello dello scritto, con lo stesso criterio illustrato sopra.
Le prove scritte saranno composte di una serie di esercizi, di tipologia simile a quella svolta in classe, e brevi domande teoriche. Le domande teoriche vengono valutate solo se si raggiunge una soglia minima negli esercizi.

Altre informazioni

Durante le prove scritte è consentito l'uso di un formulario, ma mai di appunti e di eserciziari. Gli orali si possono sostenere, a scelta dello studente, in italiano o in inglese.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte modifiche rispetto a quanto dichiarato nel syllabus per rendere il corso e gli esami fruibili anche secondo queste modalità.

Prerequisites

Fundamentals of elementary algebra, trigonometry, Euclidean and Cartesian geometry, mathematical analysis. Basic knowledge of classical physics, in particular Mechanics, Thermodynamics, and Electromagnetism, eventually achieved through the OFA courses

Educational goals

Learning the fundamental notions of classical mechanics, thermodynamics and electromagnetism, with particular attention to applications in the biological and medical fields. Basic knowledge of the concepts of radioactivity and radiation-matter interaction and their applications in the health field. Development of the ability to apply physical laws to solve simple problems.

Course content

- Physical quantities and measurement theory
- Kinematics of the point: kinematic variables, fundamental motions in one and 2 dimensions
- Dynamics of the point: concept of force, laws of Newtonian dynamics, momentum, fundamental forces, work and energy, conservative forces, conservation of mechanical energy
- Gravitation and Keplero’s laws
- Systems of points: center of mass, moment of a force, impacts
- Rigid body: angular momentum, equilibrium of a rigid body, levers, rotation and translation motion
- Fluid mechanics: density, pressure, fluids in equilibrium, Stevino's law, Archimedes principle, communicating vessels, continuity equation, Bernoulli's theorem, viscous fluids, cohesion forces and surface tension, capillarity, viscous transport, sedimentation
- Thermodynamics: thermodynamic systems and states, temperature, gas kinetic theory, internal energy, heat and specific heat, work of a thermodynamic system, thermodynamic transformations, state transformations, 1st principle of thermodynamics, perfect gases, 2nd principle of thermodynamics, thermal machines , entropy, heat transmission mechanisms
- Waves and sound: wave propagation, Huygens principle, reflection, refraction, interference, stationary waves, sound, sound wave propagation, Doppler effect
- Electrical phenomena: electric charge, Coulomb force, electric field, electrostatic potential, Gauss theorem, distribution of charges, dipole, conductors, electric current, Ohm laws, electromotive force, charge and discharge of a capacitor, capacitors in series and parallel, series and parallel resistances
- Electromagnetism: magnetic field, Lorentz force, motion of charges in magnetic field, magnetic moments, magnetic properties of matter, circuitation, non-conservativity of magnetic field, magnetic field flux, induction, Maxwell equations, alternating current, waves electromagnetic, wave emission and absorption
- Optics: electromagnetic waves, light diffraction, prism, polarization of light, coherent light, diopter, thin lenses
- Radiation and matter: atoms and nuclei, radioactive decays, types of radiation, absorption of radiation in matter, biological effects of radiation, radioprotection, X-rays, particle accelerators in the medical field and other applications.

Teaching methods

Lectures, exercises and tutoring, individual assistance

Assessment and Evaluation

Two written partial tests during the course. Students who obtain a sufficient mark in both tests are admitted to the oral exam with the starting mark given by the average of the two written tests:
- 18 < Average mark < 21: Oral mandatory
- Average mark >= 21: Optional oral
Students who do not obtain a sufficient grade in both tests will have to take a new written exam on the entire course program. By obtaining a sufficient grade in the overall written exam, the student is admitted to the oral examination, in the same session of the written examination, with the same criterion illustrated above.
The written tests will consist of a series of exercises, similar to the one carried out in class, and short theoretical questions. The theoretical questions are evaluated only if a minimum threshold is reached in the exercises.

Further information

During the written tests it is allowed the use of a formulary, but never notes and exercises. The oral exam can be taken, at the student's choice, in Italian or in English.

If the class is taught in a mixed mode or remotely, changes can be made compared to what is stated in the syllabus to make the course and exams usable also in these ways.