FISICA E STATISTICA

Obiettivi formativi

• FISICA

  Il corso si propone di fornire allo studente gli elementi di base di alcuni argomenti di Fisica e di descrivere le metodiche della Fisica applicata ai fenomeni biologici.

  Al termine del corso, lo studente sarà in grado di schematizzare un fenomeno in termini di grandezze fisiche. Lo studente applicherà il metodo scientifico allo studio di fenomeni naturali e sarà in grado di valutare criticamente analogie e differenze tra sistemi fisici.

  Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding): lo studente acquisirà la conoscenza delle leggi che regolano la cinematica, la dinamica, la meccanica dei fluidi, la termologia e l’elettromagnetismo.

  Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding): lo studente sarà in grado di valutare e descrivere quantitativamente i fenomeni fisici negli ambiti oggetto del programma di studio.

  Autonomia di giudizio (ability of making judgements): lo studente svilupperà autonomia di giudizio e senso critico per la corretta interpretazione dei fenomeni fisici.

  Abilità comunicative (communication skills): lo studente acquisirà la capacità di descrivere con proprietà di linguaggio i fenomeni fisici, e di fornirne una adeguata interpretazione.

  Capacità di apprendimento (learning skills): Lo studente acquisirà adeguati strumenti conoscitivi per l'aggiornamento continuo delle conoscenze e potrà accedere alla letteratura specializzata nel campo della fisica applicata ai sistemi biologici.

• STATISTICA

  Descrizione generale sintetica

  Il corso mira a far acquisire i principali concetti di base del calcolo delle probabilità e della statistica.

   

  Obiettivi formativi generali dell'insegnamento in termini di risultati di apprendimento attesi:

  1. Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding): Il corso mira a far acquisire agli studenti abilità in merito alla descrizione di dati statistici; Comprendere i termini di base (popolazione, campione, variabile ecc); Calcolo e presentazione di distribuzioni di frequenza; Descrizione di dati con metodi grafici; Calcolo degli indici di tendenza centrale e variabilità; Comprendere i fondamenti della valutazione di probabilità di un evento e di una variabile aleatoria; Acquisire i concetti legati alla statistica inferenziale quali stime per intervall di confidenza e test di ipotesi.
  2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding): identificare le distribuzioni idonee a rappresentare la conoscenza sottostante; risolvere problemi di statistica inferenziale e calcolo delle probabilità.
  3. Autonomia di giudizio (making judgements): Attraverso esempi concreti e casi di studio, lo studente sarà in grado di elaborare autonomamente soluzioni a determinati problemi e valutare l’idoneità della soluzione di un problema di statistica inferenziale e probabilità.
  4. Abilità comunicative (communication skills): lo studente acquisirà le necessarie abilità comunicative e di appropriatezza espressiva nell'impiego del linguaggio tecnico nell'ambito generale dell’analisi dei dati attraverso metodi statistici
  5. Capacità di apprendimento (learning skills): il corso si propone, come obiettivo, di fornire allo studente le necessarie metodologie teoriche e pratiche per poter affrontare e risolvere autonomamente problemi nell’ambito dell’analisi statistica dei dati.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

• FISICA

  Il metodo didattico utilizzato per lo svolgimento dell'insegnamento è basato su lezioni frontali ed esercitazioni.

  Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel Syllabus.

• STATISTICA

  Le lezioni sono tenute in aula con l'ausilio di slide, messe a disposizione degli studenti sul portale
  Studium. Le slide non sostituiscono i testi di riferimento, ma, oltre che agevolare la comprensione della
  lezione, forniscono un dettaglio puntuale sul programma svolto.

  
  Le lezioni frontali teoriche sono intervallate da esercitazioni pratiche, svolte nella
  stessa aula di lezione. Gli studenti sono invitati a formare piccoli gruppi di lavoro (massimo 2-3 persone)
  per lo svolgimento delle esercitazioni proposte.

   

  Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Prerequisiti richiesti

• FISICA

  Algebra elementare. Geometria euclidea. Elementi di trigonometria. Uso della notazione scientifica.

• STATISTICA

  Conoscenze di matematica presenti in tutti i programmi delle scuole superiori.

Frequenza lezioni

• FISICA

  Come da Regolamento del Corso di Laurea.

• STATISTICA

  La frequenza delle lezioni è obbligatoria.

Contenuti del corso

• FISICA

  Programma del corso

  Parte introduttiva: Grandezze fisiche. Sistema di Unità di Misura SI. Grandezze scalari e grandezze vettoriali. Somma e differenza tra vettori. Prodotto scalare e prodotto vettoriale. Versori. Cenni sulla teoria degli errori nelle misure sperimentali. Errori casuali ed errori sistematici.

  Elementi di Meccanica: Moto in una dimensione. Vettore posizione e vettore spostamento. Moto rettilineo uniforme. Velocità media e velocità istantanea. Accelerazione media ed accelerazione istantanea. Moto uniformemente accelerato. Moto circolare. Concetto di massa e di densità. Concetto di forza. Principi della dinamica. Quantità di moto e conservazione della quantità di moto. Forza Gravitazionale e Forza Peso. Legge di Hooke. Lavoro compiuto da una forza. Potenza. Definizione di Energia Cinetica ed Energia Potenziale. Teorema dell’energia cinetica. Forze Conservative e Forze non Conservative. Conservazione dell’energia meccanica. Esempi e cenni di applicazioni alla biomeccanica.

  Elementi di Fluidostatica e Fluidodinamica: Moto stazionario ed equazione di continuità. Legge di Stevino. Fluidi non viscosi: il teorema di Bernoulli. Fluidi viscosi: moto laminare e moto turbolento. Forze di coesione e tensione superficiale nei liquidi.

  Elementi di Termologia: Leggi dei gas perfetti e dei gas reali. Temperatura e calore. Meccanismi di trasmissione del calore: convezione, conduzione, irraggiamento. Transizioni di fase.

  Elementi di Elettromagnetismo: Proprietà delle cariche elettriche. Isolanti e Conduttori. La legge di Coulomb. Il vettore Campo Elettrico. Potenziale elettrico. Capacità. Corrente elettrica. Legge di Ohm. Il vettore campo magnetico. Forza magnetica.

  Fenomeni ondulatori nei sistemi biologici: Cenni sul meccanismo dell’udito. Cenni sul meccanismo della visione. Lo spettro delle onde elettromagnetiche e relative applicazioni biologiche.

• STATISTICA

  Le tecniche di campionamento: il campione casuale semplice, sistematico, stratificato, a grappoli, a stadi.

  Statistica descrittiva. Distribuzioni di frequenza. Tabelle. Grafici, istogrammi, diagramma a barre. Indici di tendenza centrale. Indici di dispersione.

  Cenni di calcolo delle probabilità. Definizione di probabilità; Eventi; Probabilità condizionata; Teorema di Bayes; Principio delle probabilità totali; Variabili aleatorie discrete; Media, varianza e deviazione standard; Distribuzioni discrete notevoli: Bernoulli, binomiale, uniforme, geometrica, Poisson; Distribuzioni continue: uniforme, normale esponenziale.

  Distribuzioni di campionamento: distribuzione t-student, distribuzione di Fisher;

  Inferenza statistica: stima puntuale e stima di intervallo. Intervallo di confidenza: per una media, per la differenza tra due medie, per una proporzione, per la differenza tra due proporzioni.

  Principi della verifica di ipotesi (l’ipotesi nulla. Gli errori di I tipo e II tipo. La potenza di un test).

  Test parametrici per le verifica di ipotesi: una media; confronto tra due medie nel caso di campioni indipendenti e appaiati.

Testi di riferimento

• FISICA

  - Introduzione alla Fisica, MIELE – PISANTI – Edises

  - Elementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises

• STATISTICA

  Testi di riferimento:

  Lantieri PB, Risso D, Ravera G: Statistica medica per le professioni sanitarie, II ed. McGraw-Hill

Programmazione del corso

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

• FISICA

  La verifica dell’apprendimento è affidata ad un esame finale orale. Attraverso domande relative a punti qualificanti delle varie parti del programma si tende ad accertare il livello di conoscenza complessiva acquisita dal candidato, la sua capacità di affrontare criticamente gli argomenti studiati e di mettere in correlazione le varie parti del programma.

  La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

   

  Criteri per l’attribuzione del voto finale:

  Alla formulazione del voto finale concorreranno in egual misura la padronanza mostrata nelle argomentazioni qualitative e quantitative, la visione critica degli argomenti affrontati durante il corso e la capacità di mettere in correlazione le varie parti del programma.

• STATISTICA

  L'esame finale consiste in una prova scritta ed un colloquio orale.

  La prova scritta è costituita da esercizi e domande di teoria.

  Chi non supera la prova scritta, non può sostenere l'orale. La prova scritta può essere visionata prima delle prove orali.

  Salvo diversa comunicazione:

  • l'esame scritto si svolge alle ore 9:00

  Note:

  • Per sostenere gli esami è obbligatorio prenotarsi utilizzando l'apposito modulo del portale CEA.
  • Non sono ammesse prenotazioni tardive tramite email. In mancanza di prenotazione, l'esame non può essere verbalizzato.

   

  La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
  
  

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

• FISICA
  • Operazioni fra vettori
  • Moto rettilineo uniforme
  • Concetti di massa e densità
  • Leggi della dinamica
  • Lavoro
  • Energia cinetica ed Energia potenziale
  • Forze Conservative e non Conservative
  • Legge dei gas perfetti
  • Meccanismi di trasmissione del calore
  • Legge di Coulomb
  • Legge di Ohm
  • Proprietà del campo magnetico
• STATISTICA

  Sul portale studium.unict.it saranno messi a disposizione esercizi svolti.