Scuola di Farmacia e Nutraceutica

Università Magna Graecia di Catanzaro

C.I. Matematica, Fisica e Statistica

CdL Scienze e Tecnologie delle Produzioni Animali

Il corso integrato  ha lo scopo di fornire conoscenze riguardanti le  le basi di matematica, fisica e statistica necessarie alla comprensione dei successivi corsi nonchè preparare lo studente a capire e interpretare i risultati della letteratura scientifica quantitativa. LE  le basi di fisica forniranno strumenti utili alla comprensione dei meccanismi che regolano  il funzionamento  dei sistemi biologici, con particolare attenzione a quelli degli animali da reddito, nonchè i meccanismi di funzionamento di alcuni apparati biomedicali

Modulo Docente CFU
Probabilità e Statistica Matematica Antonino S. Fiorillo 4
Elementi di Fisica Gerardo Perozziello 6
Collegamenti veloci:
Docente:
Antonino S. Fiorillo
nino@unicz.it

SSD:
MAT/06 - FIS/07

CFU:
10
Obiettivi del Corso e Risultati di apprendimento attesi

Lo scopo dell’insegnamento è di rivedere le nozioni di base di matematica, fisica e statistica acquisiti nei precedenti anni di studio e di fornire ulteriori strumenti e conoscenze necessari per affrontare i successivi corsi a carattere tecnico-scientifico di questo corso di laurea.
In particolare, l’insegnamento si propone di rivedere le principali leggi di meccanica, fluidostatica, fluidodinamica, termologia ed elettromagnetismo con particolare attenzione alla loro applicazione per la comprensione dei meccanismi fisici alla base del funzionamento dei  sistemi biologici. Saranno inoltre fornite conoscenze riguardanti i principali argomenti matematici utili a  fornirne le basi per la conoscenze e la comprensione dei principali fenomeni biomedici Si forniscono le basi per poter affrontare in modo fisico/matematico alcuni semplici problemi di ambito biomedico. Sono fornite le conoscenze di base di biostatistica descrittiva ed inferenziale per favorire un approccio quantitativo e acquisire le capacità di base necessarie all'interpretazione dei risultati statistici nella letteratura scientifica di tipo quantitativo

Programma


Programma modulo di Fisica

Introduzione e vettori -  Campioni di lunghezza, massa, tempo; Densità e massa atomica; Analisi dimensionale; Conversione delle unità; Calcoli di ordini di grandezza; Cifre significative; Sistemi di coordinate; Vettori e scalari; Alcune proprietà dei vettori; Componenti di un vettore e versori;

 Moto in una dimensione – Velocità media; Velocità istantanea; Accelerazione; Diagrammi del moto; Particella con accelerazione costante; Corpi in caduta libera;

 Moto in due dimensioni - Vettori spostamento, velocità e accelerazione; Moto in due dimensioni con accelerazione costante; Moto del proiettile; Particella in moto circolare uniforme Accelerazione tangenziale e radiale; Collegamento al contesto - Orbite circolari;

 Le leggi del moto - Il concetto di forza;  La prima legge di Newton; Massa inerziale; La seconda legge di Newton – Particella sottoposta ad una forza risultante; La forza gravitazionale e il peso; La terza legge di Newton; Applicazioni delle leggi di Newton;

 Altre applicazioni delle leggi di Newton - Forze di attrito; Seconda legge di Newton applicata ad una particella in moto circolare Uniforme;  Moto circolare non uniforme;  Moto in presenza di forze ritardanti dipendenti dalla velocità; Metodi numerici nella dinamica del punto materiale; Le forze fondamentali della natura; Il campo gravitazionale;

 Energia e trasferimento di energia - Sistemi e ambienti;  Lavoro svolto da una forza costante; Prodotto scalare di due vettori; Lavoro svolto da una forza variabile;  Energia cinetica e teorema dell'energia cinetica; Sistemi non isolati; Situazioni con attrito dinamico; Potenza;

 Energia potenziale - Energia potenziale di un sistema; Il sistema isolato; Forze conservative e non conservative; Forze conservative ed energia potenziale;  I sistemi non isolati nello stato stazionario; Energia potenziale per la forza gravitazionale ed elettrica;;

Quantità di moto e urti - Quantità di moto e sua conservazione; Impulso e quantità di moto; Urti;   Urti in due dimensioni; Il centro di massa; Moto di un sistema di particelle;

Moto rotazionale - Velocità angolare e accelerazione angolare; Cinematica rotazionale: il corpo rigido sottoposto ad accelerazione angolare costante; Relazioni fra grandezze angolari e traslazionali; Energia cinetica rotazionale; Momento delle forze e prodotto vettoriale; Il corpo rigido in equilibrio; Il corpo rigido sottoposto a un momento  meccanico risultante; Il momento angolare;  Conservazione del momento angolare;

 Moto oscillatorio - Moto di una particella collegata a una molla; Rappresentazione matematica di un moto armonico semplice;  Considerazioni energetiche nel moto armonico semplice; Il pendolo semplice; Il pendolo fisico;

Onde meccaniche      -  Propagazione di una perturbazione ; Il modello ondulatorio; La propagazione dell'onda; La velocità delle onde trasversali nelle corde; Riflessione e trasmissione delle onde; Potenza trasmessa dalle onde sinusoidali nelle corde; Onde acustiche; L'effetto Doppler;

 

Sovrapposizione e onde stazionarie - Il principio di sovrapposizione; Interferenza di onde; Onde stazionarie; Onde stazionarie nelle corde; Onde stazionarie nelle colonne d'aria; Battimenti: interferenza temporale; Configurazione di onde non sinusoidali;

 Temperatura e teoria cinetica dei gas - Temperatura e principio zero della termodinamica; I termometri e le scale di temperatura; Dilatazione termica di solidi e liquidi; Descrizione macroscopica di un gas perfetto; La teoria cinetica dei gas; Riscaldamento globale;

Energia nelle trasformazioni termodinamiche: il primo principio della termodinamica - Calore ed energia interna; Calore specifico; Calore latente e cambiamenti di fase; Lavoro nelle trasformazioni termodinamiche; Il primo principio della termodinamica; Alcune applicazioni del primo principio della termodinamica; Meccanismi di trasferimento di energia nei processi termici;

Macchine termiche, entropia e secondo principio della termodinamica - Macchine termiche e secondo principio della termodinamica; Trasformazioni reversibili e irreversibili; La macchina di Carnet; Pompe di calore e frigoriferi; Un enunciato alternativo del secondo principio; Entropia; Entropia e secondo principio della termodinamica; Variazioni di entropia nelle trasformazioni irreversibili;

 Meccanica dei fluidi – Pressione; Variazione della pressione con la profondità; Misure di pressione; Forze di galleggiamento e principio di Archimede; Dinamica dei fluidi; Linee di corrente ed equazione di continuità dei fluidi; Teorema di Bernoulli; Viscosità; Moto turbolento;

Forze elettriche e campi elettrici  - Proprietà delle cariche elettriche; Isolanti e conduttori; La legge di Coulomb; Campi elettrici; Linee di campo elettrico; Moto di particelle cariche in un campo elettrico uniforme; Flusso elettrico; Il teorema di Gauss; Applicazioni del teorema di Gauss a distribuzioni simmetriche di cariche; Conduttori in equilibrio elettrostatico;

Potenziale elettrico e capacità - Differenza di potenziale e potenziale elettrico; Differenza di potenziale in un campo elettrico uniforme; Potenziale elettrico ed energia potenziale elettrica di cariche puntiformi; Ricavare il campo elettrico dal potenziale elettrico; Campo elettrico dovuto a distribuzioni continue di carica;  Potenziale elettrico di un conduttore

Carico; La capacità; Collegamento di condensatori 732 20.9 Energia immagazzinata in un condensatore carico;

 Corrente e circuiti a corrente continua - La corrente elettrica; Resistenza e legge di Ohm; Superconduttori: Un modello strutturale per la conduzione elettrica; Energia e potenza elettrica; Sorgenti di f.e.m; Resistori in serie e in parallelo; Leggi di Kirchhoff e circuiti semplici in corrente continua; Circuiti RC;

 Distensibilità e pulsatilità; Trasporto in regime viscoso; Diffusione e osmosi; Fenomeni elettrici nei sistemi biologici; 

Programma modulo di Matematica

Equazioni: primo grado, secondo grado, sistemi di equazioni lineari, sistemi con polinomi.

Potenze e formule binomiali.

Piano cartesiano e retta.

Funzioni: generalità; lettura di un grafico; continuità; crescenza e decrescenza; massimi e minimi; campo di esistenza; esponenziali e logaritmi; funzioni goniometriche (seno, coseno, tangente).

Trigonometria: teoremi e applicazioni;

Vettori, matrici, determinante, matrice inversa.

Derivate: definizione, interpretazione geometrica, derivate fondamentali, regole di derivazione, derivate di ordine più elevato, massimi e minimi di una funzione.

Integrali: definizione, interpretazione geometrica, regole di integrazione.

Statistica: statistica descrittiva; inferenza statistica; presentazione dei dati: tabelle e grafici; classificazione e tipologie dei dati; misure di sintesi numerica: tendenza centrale e indici di variabilità; Tassi e standardizzazione; Probabilità; Distribuzione di Probabilità; Intervalli di confidenza; Confronto tra medie; Analisi della varianza; Tecniche di regressione lineare semplice; Coefficienti di correlazione.






Stima dell’impegno orario richiesto per lo studio individuale del programma

170 ore di studio individuale

Metodi Insegnamento utilizzati

Lezioni frontali

Risorse per l’apprendimento

Testi consigliati Modulo di Fisica:

Principi di Fisica; Serway & Jewett  - Casa Editrice Edises;

Fisica Biomedica, D. Scannicchio; Casa Editrice Edises; 





Testi consigliati Modulo di Matematica

A.M. Bigatti, L. Robbiano. Matematica di base. Casa Editrice Ambrosiana

M. Pagano, K. Gauvreau. Biostatistica. Idelson-Gnocchi

Attività di supporto

nessuna

Modalità di frequenza

Come previsto da Regolamento didattico del corso di studi

Modalità di accertamento

prova scritta ed orale