FISICA E STATISTICA

Anno accademico 2021/2022 - 1° anno
Docenti Crediti: 8
SSD
  • FIS/07 - FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA)
  • MED/01 - STATISTICA MEDICA
Organizzazione didattica: 200 ore d'impegno totale, 144 di studio individuale, 56 di lezione frontale
Semestre:

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

FISICA
 ArgomentiRiferimenti testi
1Grandezze fisiche e unità di misuraElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
2Vettori e operazioni fra vettoriElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
3Errori di misuraElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
4Moto rettilineo uniformeIntroduzione alla Fisica, MIELE – PISANTI – Edises 
5Velocità e accelerazioneElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
6Concetti di massa, densità e forzaElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
7Leggi della dinamicaElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
8LavoroElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
9Energia cinetica ed Energia potenzialeElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
10Forze Conservative e non ConservativeElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
11Teorema di BernoulliElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
12Legge dei gas perfettiElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
13Meccanismi di trasmissione del caloreIntroduzione alla Fisica, MIELE – PISANTI – Edises 
14Legge di CoulombElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
15Legge di OhmElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
16Il campo magneticoElementi di Fisica, RAGOZZINO - Edises 
17Fenomeni ondulatori nei sistemi biologiciMateriale fornito dal docente 
STATISTICA
 ArgomentiRiferimenti testi
1Introduzione, statistica descrittivaCapitoli 1 e 3 + materiale didattico integrativo 
2Raccolta e organizzazione dei dati, Indici di tendenza centrale e dispersioneCapitoli 4 5 e 6 + materiale didattico integrativo 
3calcolo delle probabilità e distribuzioni di probabilitàCapitolo 8 + materiale didattico integrativo 
4Rappresentazione grafica dei datiCapitolo 7 + materiale didattico integrativo 
5Campionamento e inferenza statisticaCapitolo 10 + materiale didattico integrativo 
6Stime di parametri per intervalloCapitolo 9 + materiale didattico integrativo  
7Test di ipotesiCapitolo 10 + materiale didattico integrativo  

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.