66600 - FISICA E STATISTICA

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2019/2020

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede i concetti di base della Fisica Classica con particolare riguardo ai concetti di moto, forza, energia, elettromagnetismo, fisica dei fluidi, ottica; concetti e conoscenze di base di interesse ed utilità nel proseguimento del corso di studi. Lo studente conosce le basi della teoria degli errori, delle principali distribuzioni utilizzate in fisica e biologia e dei principali metodi per l'analisi statistica (test di ipotesi, correlazione tra variabili aleatorie, interpolazione lineare di coppie di variabili aleatorie). In particolare, lo studente è in grado di: - interpretare correttamente il risultato di misurazioni sperimentali; - stimare i principali parametri statistici relativi ad un insieme di dati sperimentali; - comprendere l'esito dei principali test statistici applicati a dati sperimentali, oppure di metodi di interpolazione e/o correlazione di variabili aleatorie.

Contenuti

FISICA (prof. G. Sartorelli)

Introduzione: definizione operativa delle grandezze fisiche. Sistemi di unità di misura.
Equazioni dimensionali.
Cinematica: sistemi di riferimento. Moto in una dimensione, equazione oraria.
Velocità ed accelerazione. Moto uniforme, moto uniformemente accelerato.
Moto circolare uniforme.
Dinamica del punto: sistemi inerziali. Forze. Le leggi della dinamica. Forza peso e accelerazione di gravità. Legge di gravitazione. Forza di attrito.
Lavoro. Energia cinetica. Teorema dell'energia cinetica. Forze conservative.

Energia potenziale. Forze elastiche.Conservazione dell'energia.
Momento di una forza.
Dinamica dei fluidi. Pressione. Densità. 

Leggi fondamentali dell'idrostatica. 

Principio di Pascal. Spinta di Archimede.

Fluidi ideali. Equazione di continuità. Equazione di Bernouilli.
Fluidi reali. Viscosità. Velocità di sedimentazione. Centrifughe.
Elettrostatica: Legge di Coulomb. Campo elettrico. Linee di campo. Dipolo elettrico. Dipolo in un campo elettrico. Potenziale elettrico.

Capacità. Legge di Ohm. Resistenze in serie ed in parallelo.
Elettromagnetismo: campo magnetico. Forza di Lorentz.
Induzione elettromagnetica. Legge di Faraday. Legge di Lenz.

Onde elettromagnetiche.
Proprietà ondulatorie della luce. Riflessione e rifrazione. Riflessione totale. Interferenza. Diffrazione.
Diffrazione dei raggi X e struttura delle molecole biologiche.
Ottica geometrica. Specchi. Lenti.

L'occhio: punto prossimo e acuità visiva.
Ingrandimento lineare ed angolare. Lente di ingrandimento. Microscopio ottico.

STATISTICA (dott. M. Garbini)

Teoria degli errori 

Operazioni di misura. Il sistema internazionale. Multipli e sottomultipli in base 10. Risoluzione di uno strumento, errori sistematici, fluttuazioni casuali. Cifre significative e notazione scientifica. Errore assoluto e relativo. Misure ripetute (grandezze continue e conteggi): valore medio, dispersione. Misure indirette: propagazione degli errori.

 

Statistica descrittiva 

Definizione di variabile aleatoria. Frequenze di comparizione. Istogrammi di distribuzione dei dati sperimentali, curva limite. Densità di probabilità e distribuzione cumulativa. Parametri di una distribuzione: media, varianza, asimmetria e curtosi. Stima empirica dei parametri di una distribuzione. Distribuzione binomiale e di Poisson. Distribuzione di Gauss. Combinazione di distribuzioni e Teorema Limite Centrale. Esempi e applicazioni in problemi biofisici.

 

Strumenti di analisi statistica 

Teoria degli errori. Confronto tra due popolazioni: test T di Student. Interpolazione lineare. Coefficiente di correlazione lineare e covarianza.

 

LABORATORIO DI STATISTICA:

Esperienze di elaborazione di dati biologici al calcolatore. Applicazione dei metodi statistici studiati a dati reali e simulati.



Testi/Bibliografia

FISICA

D.C. GIANCOLI – FISICA: Con Fisica Moderna - Terza Edizione. Casa Editrice Ambrosiana

D. HALLIDAY, R. RESNICK, J. WALKER, Fondamenti di Fisica, Casa Editrice Ambrosiana

Esercizi di Fisica
G. RUFFO, Problemi di Fisica, Vol. 1 e 3, ZANICHELLI, Bologna.

STATISTICA

Dispense del corso e compiti precedenti corretti sono disponibili online

Teoria degli errori: Introduzione all'analisi degli errori (Taylor, Zanichelli)

Probabilità e statistica: Metodi statistici per la sperimentazione biologica (Camussi et Al., Zanichelli)

Metodi didattici

FISICA:Lezioni in aula ed esercizi. STATISTICA: Lezioni in aula ed attività in laboratorio

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame scritto di Fisica e di Statistica. Esame orale di Fisica.

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una prova scritta finale, durante la quale non è ammesso l'uso di libri e supporti elettronici, e una successiva prova orale.

La prova scritta mira ad accertare le abilità acquisite nel risolvere problemi nell'ambito delle tematiche affrontate. Essa viene valutata attraverso un giudizio che deve risultare positivo per consentire l'accesso alla prova orale. La validità della prova scritta superata è limitata agli appelli di uno stesso Anno Accademico. La prova orale mira a verificare l'acquisizione delle conoscenze previste dal programma del corso. Sia la prova scritta che quella orale hanno l'ulteriore scopo di verificare l'apprendimento di un metodo scientifico di approccio ai problemi. Il voto finale, espresso in trentesimi, tiene conto delle valutazioni riportate sia nelle due prove scritte che in quella orale di Fisica.




Strumenti a supporto della didattica

Lavagna normale e luminosa. Laboratori per esercizi di Statistica.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Gabriella Sartorelli

Consulta il sito web di Claudia Sala

Consulta il sito web di Marco Garbini

Consulta il sito web di Marco Garbini