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Fisica sperimentale e fisica matematica
| Settore scientifico disciplinare | Numero crediti formativi (CFU) | Docente |
| FIS/01- MAT/07 (PHYS-01/A - MATH-04/A) | 12 | Danilo Gregorin Afonso, Munafò Carmelo Filippo |
Risultati di apprendimento attesi
Fisica Sperimentale
Fisica Matematica:
Conoscenza e comprensione degli elementi fondamentali della Statica e la Dinamica dei sistemi di punti e di corpi rigidi, dell'analisi dei vincoli e dei gradi di libertà, delle equazioni cardinali, del Principio dei Lavori Virtuali e del Teorema dell'energia cinética; Conoscenza e comprensione delle equazioni che regolano l'equilibrio e il moto dei sistemi liberi e vincolati e delle leggi sperimentali che li descrivono e dei limiti di tali descrizioni; Capacità di effettuare l'analisi cinematica di sistemi liberi e vincolati, composti da punti e corpi rigidi; riconosce il numero dei gradi di libertà e le coordinate libere; Capacità di calcolare le principali grandezze meccaniche impiegate per rappresentare i fenomeni elementari nell'ambito della Meccanica Razionale, la loro definizione e le rispettive unità di misura nel Sistema Internazionale.
Conoscenza e capacità di comprensione:
Comprendere i fondamenti matematici e geometrico-differenziali della meccanica dei sistemi rigidi e articolati;
Conoscere le leggi analitiche che governano la dinamica e la statica (Equazioni Cardinali, Equazioni di Lagrange, Principio dei Lavori Virtuali).
Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Modellizzazione biomeccanica: Capacità di tradurre un sistema biologico reale (es. il braccio umano, l'articolazione del ginocchio) in uno schema meccanico formale (vincoli, corpi rigidi, forze);
Risoluzione analitica: Saper impostare e risolvere le equazioni del moto di un sistema multicorpo vincolato per calcolare traiettorie, velocità e accelerazioni di segmenti corporei:
Calcolo dei carichi: Saper determinare analiticamente le forze muscolari e le reazioni vincolari articolari in condizioni statiche e dinamiche.
Abilità di giudizio:
Valutazione delle approssimazioni: Capacità di astrazione critica, ovvero saper decidere quando un segmento anatomico o un tessuto può essere approssimato come corpo rigido, ideale o continuo, valutando l'impatto di tali ipotesi sul risultato finale;
Validazione dei modelli: Saper giudicare la coerenza fisica e matematica dei risultati ottenuti da un modello rispetto al comportamento biologico reale osservato.
Abilità di comunicare:
Rigore metodologico: Capacità di esporre problemi complessi di meccanica utilizzando un linguaggio matematico e ingegneristico rigoroso e privo di ambiguità;
Interdisciplinarità: Saper dialogare e interfacciarsi con figure dell'area medico-clinica, traducendo concetti medici e anatomici in parametri quantitativi e meccanici comprensibili a un team di ingegneri.
Capacità di apprendimento:
Autonomia nello studio: Sviluppare una metodologia di studio logico-deduttiva che permetta di approfondire autonomamente la letteratura scientifica avanzata sulla biomeccanica;
Base per corsi successivi: Aver acquisito il background teorico necessario per affrontare con successo gli insegnamenti successivi del percorso biomedico.
Obiettivi formativi
Fisica Sperimentale:
Il modulo di FISICA SPERIMENTALE ha lo scopo di:
- introdurre lo studente allo studio ed all’applicazione del metodo sperimentale;
- insegnare gli elementi fondamentali della Meccanica;
- insegnare allo studente come esprimere in forma quantitativa le evidenze sperimentali di un fenomeno fisico.
L’insegnamento contribuisce anche al potenziamento delle capacità trasversali Autonomia di giudizio, Abilità comunicative e Capacità di apprendimento degli studenti.
Fisica Matematica:
Il corso si propone di fornire gli strumenti metodologici e matematici avanzati per la modellizzazione meccanica di sistemi complessi. Al termine del corso, lo studente sarà in grado di applicare le leggi della meccanica classica alla descrizione quantitativa e preditiva dei fenomeni meccanici. In particolare, l'attenzione sarà focalizzata sulla cinematica e dinamica dei sistemi di corpi rigidi.
Programma del Corso
Fisica Sperimentale:
Fisica Matematica:
Dinamica del corpo rigido
Rotazioni rigide attorno ad un asse fisso
Momenti d'inerzia e pendolo composto
Esercitazione sui corpi rigidi
Esercitazione sui momenti d'inerzia e sulla statica
Moto di puro rotolamento
Esercitazione sulla statica e sul moto di puro rotolamento
Esercitazione 3: dinamica del corpo rigido
Fluidostatica: introduzione e legge di Stevino
Fluidostatica: principi di Pascal e di Archimede
Fluidodinamica
Esercitazione sui fluidi
Introduzione alla meccanica razionale
Moti infinitesimi e centri assoluti di rotazione
Centri relativi di rotazione
Matrici statiche e cinematiche
PLV e curva delle pressioni
Strutture piane isostatiche ad un tronco
Strutture piane isostatiche a due tronchi
Strutture isostatiche con vincoli cedevoli
Strutture labili e strutture iperstatiche
Problemi risolti di meccanica razionale
Esercitazione n.2
Esercitazione n.3
Esercitazione n.4
Esercitazione n.5
Introduzione ala Fisica
Atomi e nuclei
Testi consigliati
Fisica Sperimentale:
Fisica Matematica:
P. Biscari, T. Ruggeri, G. Saccomandi, M. Vianello. “Meccanica Razionale”, Springer, 2022.
P. Biscari. “Introduzione alla Meccanica Razionale”. Springer, 2016
F. Brini, A. Muracchini, T. Ruggeri, L. Seccia. “Esercizi e Temi d'Esame di Meccanica Razionale”. Società Editrice Esculapio, 2019.
Modalità di accertamento dei risultati di apprendimento acquisiti dallo studente
L'acquisizione dei risultati di apprendimento previsti viene accertata attraverso la verifica del completamento delle attività di autovalutazione presenti alla fine di ogni sezione dell'insegnamento e attraverso la prova d'esame. I test di autovalutazione permettono allo studente di monitorare la propria comprensione degli argomenti somministrati e, nel caso ci siano delle difficoltà, di attivarsi per colmare le lacune o chiedere ulteriori spiegazioni al docente tramite incontri con il docente. Tutti i contenuti trattati nell’ambito dell’insegnamento costituiscono oggetto di valutazione. La valutazione delle competenze acquisite dallo studente avverrà in forma scritta nelle date d’appello previste dall’Ateneo e pubblicate in piattaforma.
Modalità di esame
Propedeuticità
Prerequisiti
Organizzazione didattica
Ricevimento studenti
Lezioni
Introduzione alla meccanica razionale
Moti infinitesimi e centri assoluti di rotazione
Centri relativi di rotazione
Matrici statiche e cinematiche
PLV e curva delle pressioni
Strutture piane isostatiche ad un tronco
Strutture piane isostatiche a due tronchi
Strutture isostatiche con vincoli cedevoli
Strutture labili e strutture iperstatiche
Problemi risolti di meccanica razionale
Esercitazione n.2
Esercitazione n.3
Esercitazione n.4
Introduzione alla Fisica
Esercitazione 1_b: conversioni tra le unità di misura
Esercitazione 1_c: vettori
Introduzione alla cinematica del punto materiale
Cinematica del punto materiale: moti rettilinei e introduzione al moto in più dimensioni
Esercitazione 1_d: velocità, accelerazione e moto uniformemente accelerato
Cinematica del punto materiale: moto del proiettile, moto curvilineo e moti relativi
Esercitazione 1_f: caduta libera, moto del proiettile e moti relativi
Cinematica rotazionale e Moto armonico
Esercitazione 1_f: moto circolare e sul moto armonico
Esercitazione 1: cinematica
Dinamica punto materiale: le tre leggi delle dinamica
Dinamica punto materiale: forze elementari
Dinamica punto materiale: applicazioni delle forze elementari e la forza centripeta
Esercitazione sulle forze e sulle tensioni
Energia e Lavoro
Esercitazione sul lavoro e sulla potenza
Forze conservative
Energia potenziale e Momenti
Esercitazione sulle forze conservative e sull'energia
Esercitazione 2: dinamica del punto materiale
Dinamica dei sistemi: definizioni ed equazioni del moto
Dinamica dei sistemi: Sistema del CM, teoremi di K
Esercitazione sul centro di massa
Dinamica del corpo rigido
Rotazioni rigide attorno ad un asse fisso
Momenti d'inerzia e pendolo composto
Esercitazione sui corpi rigidi
Esercitazione sui momenti d'inerzia e sulla statica
Moto di puro rotolamento
Esercitazione sulla statica e sul moto di puro rotolamento
Urti
Esercitazione 3: dinamica del corpo rigido
Fluidostatica: introduzione e legge di Stevino
Fluidostatica: principi di Pascal e di Archimede
Fluidodinamica
Esercitazione n.5
Esercitazione sui fluidi
ELETTROMAGNETISMO - Operatori differenziali in coordinate cartesiane, sferiche, cilindriche
ELETTROMAGNETISMO - Problemi risolti di applicazione degli operatori differenziali
ELETTROMAGNETISMO - Problemi risolti di applicazione degli operatori differenziali
ELETTROMAGNETISMO - Potenziali elettromagnetici
I potenziali di Lienard-Wiechert. Il campo elettromagnetico generato da una carica puntiforme in moto
ELETTROMAGNETISMO - Irraggiamento di una carica puntiforme accelerata. Formula di Larmor
Fisica Moderna - Dosi e rivelatori
Atomi e nuclei
Radioattività
