Applied Physics

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Course
FISICA E MATEMATICA PER IL CITTADINO
Course ID
MF0707
Academic Year
2023/2024
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
BARONE Vincenzo
CFU
6.0
Teaching duration (hours)
48.0
Individual study time
0.0
SSD
FIS/02 - FISICA TEORICA, MODELLI E METODI MATEMATICI, MAT/04 - MATEMATICHE COMPLEMENTARI
Course type
Attività formativa integrata
Course mandatoriety
OBB
Year
1
Period
Secondo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
V
Contenuti/Content Summary
Cenni alla comunicazione della scienza, problematiche legate alla divulgazione, sia in presenza che attraverso i media. L’incertezza nei risultati scientifici (sperimentali e teorici). La teoria della probabilità come logica dell’incerto. Usi e abusi della statistica. Modellizzare i fenomeni: pregi e difetti dei modelli. Esempi: modelli di crescita, modelli epidemici, ecc. La scienza come impresa pubblica. Valutazione dei lavori scientifici. Formazione del consenso. Open access: l’esempio di arXiv. Alcuni grandi temi scientifici e la loro comunicazione: energia, clima, ecc.
Outline of science communication, problems related to popularisation, both in presence and through media. The uncertainty on scientific results (both experimental and theoretical). Probability theory as the logic of the unknown. Uses and abuses of statistics. Modelling phenomena: virtues and shortcomings of models. Examples: models of growth, of epidemic, etc. Science as a public undertaking. Evaluating scientific papers. Consensus building. Open access: the example of arXiv. Some major scientific topics and their popularisation: energy, climate, etc.
Obiettivi formativi/Mission
Obiettivo del corso è sviluppare le soft skills necessarie per argomentare e divulgare le idee scientifiche in contesti diversi e attraverso differenti canali di comunicazione. Pertanto, obiettivo formativo è acquisire le conoscenze necessarie in ambito educativo e comunicativo sui temi della comunicazione scientifica
The purpose of this course is to develop soft skills useful to argue and explain scientific ideas in different settings and through different communication channels. Therefore, the educational goal is to acquire the necessary knowledge in the education and communication sectors on the topic of scientific communication.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione: acquisizione dei concetti e dei costrutti teorici di base nell'ambito della comunicazione della scienza, delle problematiche legate alla divulgazione, sia in presenza che attraverso i media. Consapevolezza riguardo all’incertezza nei risultati scientifici (sperimentali e teorici), alla teoria della probabilità come logica dell’incerto e agli usi e abusi della statistica. Competenze di modellizzazione matematica dei fenomeni. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione: saper produrre materiali divulgativi e formativi sui temi di attualità della matematica e della scienza - Abilità comunicative: capacità di esporre al pubblico non specialistico gli aspetti di base del metodo scientifico, della matematica e delle scienze con particolare riguardo alla fisica.
- Knowledge and understanding: acquiring basic theoretical concepts regarding science communication, problems related to popularisation, both in person and through media. Awareness of the uncertainty attached to scientific results (both experimental and theoretical), of probability theory as the logic of the unknown, of uses and abuses of statistics. Knowledge about mathematical models of phenomena. - Applying knowledge and understanding: being able to produce popularisation and educational materials on contemporary topics of mathematics and science. - Communication skills: being able to present to a non specialised audience the basic aspects of the scientific method, of mathematics, of sciences with particular attention to physics.
Modules
Course ID Course SSD Teachers Agenda web
MF0708FISICA E MATEMATICA PER IL CITTADINO: FISICA PER IL CITTADINO FIS/02 - FISICA TEORICA, MODELLI E METODI MATEMATICI Barone Vincenzo
MF0709FISICA E MATEMATICA PER IL CITTADINO: MATEMATICA PER IL CITTADINO MAT/04 - MATEMATICHE COMPLEMENTARI Andra' Chiara
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Course
FISICA E MATEMATICA PER IL CITTADINO: FISICA PER IL CITTADINO
Course ID
MF0708
Academic Year
2023/2024
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
BARONE Vincenzo
Teachers
CFU
3.0
Teaching duration (hours)
24.0
Individual study time
51.0
SSD
FIS/02 - FISICA TEORICA, MODELLI E METODI MATEMATICI
Course type
Modulo di sola Frequenza
Course mandatoriety
OBB
Course category
C
Year
1
Period
Secondo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
G
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Cenni alla comunicazione della scienza, problematiche legate alla divulgazione, sia in presenza che attraverso i media. L’incertezza nei risultati scientifici (sperimentali e teorici). La teoria della probabilità come logica dell’incerto. Usi e abusi della statistica. Modellizzare i fenomeni: pregi e difetti dei modelli. Esempi: modelli di crescita, modelli epidemici, ecc. La scienza come impresa pubblica. Valutazione dei lavori scientifici. Formazione del consenso. Open access: l’esempio di arXiv. Alcuni grandi temi scientifici e la loro comunicazione: energia, clima, ecc.
Outline of science communication, problems related to popularisation, both in presence and through media. The uncertainty on scientific results (both experimental and theoretical). Probability theory as the logic of the unknown. Uses and abuses of statistics. Modelling phenomena: virtues and shortcomings of models. Examples: models of growth, of epidemic, etc. Science as a public undertaking. Evaluating scientific papers. Consensus building. Open access: the example of arXiv. Some major scientific topics and their popularisation: energy, climate, etc.
Testi di riferimento/Textbooks
Materiale fornito dal docente (articoli e saggi).
Papers provided by the lecturer.
Obiettivi formativi/Mission
Obiettivo del corso è sviluppare le soft skills necessarie per argomentare e divulgare le idee scientifiche in contesti diversi e attraverso differenti canali di comunicazione. Pertanto, obiettivo formativo è acquisire le conoscenze necessarie in ambito educativo e comunicativo sui temi della comunicazione scientifica
Obiettivo del corso è sviluppare le soft skills necessarie per argomentare e divulgare le idee scientifiche in contesti diversi e attraverso differenti canali di comunicazione. Pertanto, obiettivo formativo è acquisire le conoscenze necessarie in ambito educativo e comunicativo sui temi della comunicazione scientifica
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione: acquisizione dei concetti e dei costrutti teorici di base nell'ambito della comunicazione della scienza, delle problematiche legate alla divulgazione, sia in presenza che attraverso i media. Consapevolezza riguardo all’incertezza nei risultati scientifici (sperimentali e teorici), alla teoria della probabilità come logica dell’incerto e agli usi e abusi della statistica. Competenze di modellizzazione matematica dei fenomeni. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione: saper produrre materiali divulgativi e formativi sui temi di attualità della matematica e della scienza - Abilità comunicative: capacità di esporre al pubblico non specialistico gli aspetti di base del metodo scientifico, della matematica e delle scienze con particolare riguardo alla fisica.
- Knowledge and understanding: acquiring basic theoretical concepts regarding science communication, problems related to popularisation, both in person and through media. Awareness of the uncertainty attached to scientific results (both experimental and theoretical), of probability theory as the logic of the unknown, of uses and abuses of statistics. Knowledge about mathematical models of phenomena. - Applying knowledge and understanding: being able to produce popularisation and educational materials on contemporary topics of mathematics and science. - Communication skills: being able to present to a non specialised audience the basic aspects of the scientific method, of mathematics, of sciences with particular attention to physics.
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FISICA E MATEMATICA PER IL CITTADINO: MATEMATICA PER IL CITTADINO
Course ID
MF0709
Academic Year
2023/2024
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
ANDRA' Chiara
Teachers
CFU
3.0
Teaching duration (hours)
24.0
Individual study time
51.0
SSD
MAT/04 - MATEMATICHE COMPLEMENTARI
Course type
Modulo di sola Frequenza
Course mandatoriety
OBB
Course category
C
Year
1
Period
Secondo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
G
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Comunicazione scientifica e suoi limiti, uso dei social, problemi di comunicabilità, soluzioni innovative
Scientific communication and its limits, use of social networks, communicability problems, innovative solutions
Testi di riferimento/Textbooks
Comunicare la scienza. Autori: Silvia Bencivelli, Francesco Paolo de Ceglia. Ed. Carocci ISBN: 9788843069552
Comunicare la scienza. Autori: Silvia Bencivelli, Francesco Paolo de Ceglia. Ed. Carocci ISBN: 9788843069552
Obiettivi formativi/Mission
Obiettivo del corso è sviluppare le soft skills necessarie per argomentare e divulgare le idee scientifiche in contesti diversi e attraverso differenti canali di comunicazione. Pertanto, obiettivo formativo è acquisire le conoscenze necessarie in ambito educativo e comunicativo sui temi della comunicazione scientifica
The purpose of this course is to develop soft skills useful to argue and explain scientific ideas in different settings and through different communication channels. Therefore, the educational goal is to acquire the necessary knowledge in the education and communication sectors on the topic of scientific communication.
Prerequisiti/Required background knowledge
Nessuno
None
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali, discussione in classe, lavoro a gruppi e project work
Frontal lessons, class discussion, group work and project work
Altre informazioni/Further information
Non è prevista una valutazione in itinere
Mid-term exams are not scheduled
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Esame orale, che consiste nella presentazione e nella discussione di un progetto comunicativo
Oral examination, during which a project work on communication of science is presented
Programma esteso/Content
Cenni alla comunicazione della scienza, problematiche legate alla divulgazione, sia in presenza che attraverso i media. L’incertezza nei risultati scientifici (sperimentali e teorici). La teoria della probabilità come logica dell’incerto. Usi e abusi della statistica. Modellizzare i fenomeni: pregi e difetti dei modelli. Esempi: modelli di crescita, modelli epidemici, ecc. La scienza come impresa pubblica. Valutazione dei lavori scientifici. Formazione del consenso. Open access: l’esempio di arXiv. Alcuni grandi temi scientifici e la loro comunicazione: energia, clima, ecc.
Outline of science communication, problems related to popularisation, both in presence and through media. The uncertainty on scientific results (both experimental and theoretical). Probability theory as the logic of the unknown. Uses and abuses of statistics. Modelling phenomena: virtues and shortcomings of models. Examples: models of growth, of epidemic, etc. Science as a public undertaking. Evaluating scientific papers. Consensus building. Open access: the example of arXiv. Some major scientific topics and their popularisation: energy, climate, etc.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione: acquisizione dei concetti e dei costrutti teorici di base nell'ambito della comunicazione della scienza, delle problematiche legate alla divulgazione, sia in presenza che attraverso i media. Consapevolezza riguardo all’incertezza nei risultati scientifici (sperimentali e teorici), alla teoria della probabilità come logica dell’incerto e agli usi e abusi della statistica. Competenze di modellizzazione matematica dei fenomeni. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione: saper produrre materiali divulgativi e formativi sui temi di attualità della matematica e della scienza - Abilità comunicative: capacità di esporre al pubblico non specialistico gli aspetti di base del metodo scientifico, della matematica e delle scienze con particolare riguardo alla fisica.
- Knowledge and understanding: acquiring basic theoretical concepts regarding science communication, problems related to popularisation, both in person and through media. Awareness of the uncertainty attached to scientific results (both experimental and theoretical), of probability theory as the logic of the unknown, of uses and abuses of statistics. Knowledge about mathematical models of phenomena. - Applying knowledge and understanding: being able to produce popularisation and educational materials on contemporary topics of mathematics and science. - Communication skills: being able to present to a non specialised audience the basic aspects of the scientific method, of mathematics, of sciences with particular attention to physics.
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LABORATORIO DI FISICA I
Course ID
MF0710
Academic Year
2023/2024
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
RAMELLO Luciano
CFU
12.0
Teaching duration (hours)
96.0
Individual study time
204.0
SSD
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OBB
Course category
A
Year
1
Period
Annuale
Site
VERCELLI
Grading type
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano.
Italian.
Contenuti/Content Summary
Il corso si propone di rivisitare gli argomenti trattati nel corso di Fisica generale I, verificando sperimentalmente alcune delle leggi fisiche trattate oppure sfruttando tali leggi per misurare grandezze fisiche. Seguendo tale percorso lo studente viene introdotto alle tecniche di misura, analisi dati, valutazione dell'incertezza sperimentale e stesura di una relazione di laboratorio che sono alla base dell'indagine sperimentale. Argomenti: statistica descrittiva: media, mediana, moda, varianza, deviazione standard. Stima dell’incertezza nelle misure dirette: incertezze di tipo A e B. Stima dell’incertezza nelle misure indirette. Grafici, covarianza, coefficiente di correlazione lineare, regressione lineare. Elementi di probabilità, istogrammi, distribuzioni continue, la distribuzione gaussiana, intervalli fiduciari, accordo tra le misure. La correzione di Student.
The course will observe experimentally and verify some of the laws that are the subject of Physics I course or, using these laws, allow the student to experimentally measure some physical quantities. The student is introduced to the techniques of measurement, data analysis, evaluation of experimental uncertainty and to writing a laboratory report, which are the basis of the experimental work. Program: descriptive statistics: sample mean, median, mode, sample variance, standard deviation. Experimental uncertainties of type A and B. Uncertainty in indirect measurements. Plotting experimental data, covariance, correlation coefficient, linear regression. Elements of probability, histograms, continuous distributions, the gaussian distribution, confidence intervals, comparisons between measurements. Student’s correction.
Testi di riferimento/Textbooks
John R Taylor, Introduzione all'analisi degli errori - Lo studio delle incertezze nelle misure fisiche, Seconda edizione, Zanichelli 1999 – ISBN: 9788808176561; G. Cannelli, Metodologie sperimentali in fisica, Terza edizione, EdiSES 2010 – ISBN: 9788879596794; G. Ciullo, Introduzione al Laboratorio di Fisica - Misure e Teoria delle Incertezze, Springer-Verlag Italia, Milano 2014 – ISBN: 978-88-470-5655-8.
John R Taylor, Introduzione all'analisi degli errori - Lo studio delle incertezze nelle misure fisiche, Seconda edizione, Zanichelli 1999 – ISBN: 9788808176561; G. Cannelli, Metodologie sperimentali in fisica, Terza edizione, EdiSES 2010 – ISBN: 9788879596794; G. Ciullo, Introduzione al Laboratorio di Fisica - Misure e Teoria delle Incertezze, Springer-Verlag Italia, Milano 2014 – ISBN: 978-88-470-5655-8.
Obiettivi formativi/Mission
Introduzione al metodo sperimentale. Approfondimento della conoscenza delle leggi fisiche studiate nell’insegnamento di “Fisica generale I” attraverso esperienze di laboratorio, applicazione delle competenze informatiche, di rappresentazione ed analisi dati acquisite nell’insegnamento “Laboratorio di programmazione e analisi dati”.
Introduction to the experimental method. Deepening of the understanding of physical laws studied in the “Physics I” course thanks to laboratory experiments, practice of programming, data representation and data analysis skills that are developed in the “Programming and data analysis laboratory” course.
Prerequisiti/Required background knowledge
Non sono richieste conoscenze preliminari se non quelle previste per il superamento del test delle competenze; ci sono comunque dei collegamenti all’insegnamento di “Fisica generale I” svolto in parallelo e all’insegnamento di “Laboratorio di programmazione e analisi dati”.
No preliminary knowledge is required except that foreseen for the initial skills test; there is a connection with the course “Physics I” which is developed in parallel and with the course “Programming and data analysis laboratory”.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali su metodo sperimentale, incertezze di misura, trattamento statistico dei dati; esercitazioni al calcolatore sui metodi statistici, esercitazioni in laboratorio di fisica con esperienze di meccanica, termodinamica e fluidi.
Lectures on experimental method, measurement uncertainties and statistical treatment of data; computer practice on statistical methods; laboratory practice with experiments concerning mechanics, thermodynamics and fluids.
Altre informazioni/Further information
Controllo dell'apprendimento: verrà fatto mediante domande durante le lezioni frontali e le esercitazioni e mediante quiz di autovalutazione proposti sulla piattaforma D.I.R.
Monitoring the learning process: this will be achieved by posing questions to students during lectures and laboratory practice, and also through quizzes proposed on the D.I.R. platform.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Valutazione delle relazioni scritte sulle esperienze di laboratorio. Valutazione sulla tenuta del quaderno di laboratorio. Esame orale sulla fisica delle esperienze e sull’analisi statistica dei dati, discussione delle relazioni.
Evaluation of the written reports on the laboratory practice. Evaluation of the laboratory logbook. Oral examination on the physics principles of the laboratory practice and on the statistical analysis of data, discussion on the written reports.
Programma esteso/Content
Il metodo sperimentale. Teoria della misura. Caratteristiche degli strumenti di misura. Statistica descrittiva. Stima delle incertezze in misure dirette. Elementi di teoria della probabilità. Distribuzione limite e curva gaussiana. Distribuzioni di probabilità di variabili casuali discrete e continue. Proprietà della distribuzione gaussiana. Esercitazioni al calcolatore sulle distribuzioni di probabilità. Momenti delle distribuzioni di probabilità, quantili e percentili. Test gaussiano per il confronto di due risultati. Test del chi-quadro. Introduzione al metodo dei minimi quadrati, applicazione alla regressione lineare. Stima delle incertezze in misure indirette. Intervalli fiduciari, correzione di Student. Distribuzione binomiale. Distribuzione di Poisson. Correlazioni, coefficiente di correlazione lineare, covarianza. Modello di Laplace degli errori casuali. Principio di massima verosimiglianza e derivazione del metodo dei minimi quadrati. ESPERIENZE DI LABORATORIO: Esperienze introduttive: 1) misura del periodo del pendolo semplice, 2) misura della velocità del suono. Esperienze di meccanica: 1) Moto accelerato, 2) Attrito radente, 3) Costante elastica di una molla, 4) Misura di g con il pendolo composto, 5) Misure di densità. Esperienze di termodinamica e fluidi: 1) Misure di calorimetria, 2) Legge del raffreddamento e transizioni di fase, 3) Leggi dei gas, 4) Misura della tensione superficiale, 5) Misure di viscosità e resistenza fluidodinamica.
The experimental method. Theory of measurement. Features of scientific instruments. Descriptive statistics. Uncertainty evaluation for direct measurements. Elements of probability theory. Limiting distribution and the Gaussian distribution. Probability distributions for discrete and continuous random variables. Properties of the Gaussian distribution. Computer practice on probability distributions. Moments, quantiles and percentiles of probability distributions. The Gaussian test for the comparison between two measurements. Chi-squared test. Introduction to le least squares method, application to the linear regression. Uncertainty evaluation for indirect measurements. Confidence intervals and Student’s correction. The binomial distribution. The Poisson distribution. Correlations, linear correlation coefficient and covariance. Laplace model for random measurement errors. The maximum likelihood principle and the derivation of the least squares method. LABORATORY PRACTICE: Introductive experiments: 1) measuring the period of a simple pendulum, 2) measuring the speed of sound. Mechanics experiments: 1) Accelerated motion, 2) Sliding friction, 3) Stiffness constant of a spring, 4) Measuring g with Kater’s pendulum, 5) Density measurements. Thermodynamics and fluid mechanics experiments: 1) Calorimetry measurements, 2) Law of cooling and phase transitions, 3) Gas laws, 4) Measuring surface tension, 5) Measuring viscosity and fluid dynamic drag.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione: sicurezza in laboratorio, uso della strumentazione di laboratorio, approfondimento della conoscenza dei principi base della fisica classica, metodi statistici per la valutazione dell'incertezza sperimentale. Rafforzamento delle competenze informatiche. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione: capacità di effettuare misure in condizioni controllate, di valutare l'incertezza associata, identificare problematiche sperimentali che influiscono sulla precisione ed accuratezza di misura e proporre miglioramenti nelle tecniche sperimentali. Applicare le competenze computazionali all'analisi dati. Capacità di lavorare in gruppo. - Abilità comunicative: capacità di organizzare il lavoro di gruppo (anche in vista del futuro inserimento lavorativo), capacità di comunicare la procedura sperimentale e il risultato di un esperimento attraverso lo strumento della relazione di laboratorio, utilizzando testo, grafici e tabelle - Capacità di apprendimento - Acquisizione di una buona padronanza del metodo sperimentale per affrontare con successo gli altri esami e il futuro lavoro in laboratorio. Capacità di identificare problemi nelle procedure sperimentali ed identificare risultati problematici.
- Knowledge and understanding: laboratory safety, use of laboratory instrumentation, improvement in the understanding of the basic principles of classical physics and on the statistical methods for the evaluation of the experimental uncertainty. Improvement of programming competences. - Applying knowledge and understanding: ability to perform measurements in controlled conditions, to evaluate the experimental uncertainty, identify the issues that have an impact on the experimental precision and accuracy and to propose improvements in the experimental techniques. Apply the computing techniques to data analysis. Ability to work in a team. - Communication skills: ability to organise team work (also as an introduction to the future work environment), ability to explain the experimental procedure and the results of an experiment in a lab report, using text, charts and tables. - Learning skills: obtain a good knowledge of the experimental method in view of future studies and work. Ability to spot problems in the experimental procedures and identify problematic data.
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Course
LABORATORIO DI PROGRAMMAZIONE E ANALISI DATI
Course ID
MF0711
Academic Year
2023/2024
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
SAPIENZA Anna
Teachers
CFU
6.0
Teaching duration (hours)
48.0
Individual study time
102.0
SSD
INF/01 - INFORMATICA
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OBB
Course category
A
Year
1
Period
Primo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
V
Contenuti/Content Summary
Il corso si propone di introdurre le basi della programmazione in C con semplici applicazioni all'analisi di dati sperimentali, nonché le basi dell’acquisizione dati da sensori mediante Arduino. I metodi sviluppati con esercitazioni al calcolatore sono finalizzati all'analisi di dati sperimentali nel contesto della fisica classica. (1) tecniche di base della programmazione in C (2) introduzione all’uso di Arduino (3) nozioni di base sulle incertezze di misura (4) statistica descrittiva con esercitazioni: media, varianza, deviazione standard, istogrammi (5) correlazione tra osservabili, metodo della regressione lineare (6) applicazioni della programmazione in C all’analisi dei dati sperimentali
The course has the purpose of introducing the basic techniques of programming with the C language, with simple applications to experimental data analysis, as well as introducing the basic management of sensors with Arduino. The methods developed with practical computer sessions are oriented towards the analysis of experimental data in the classical physics setting. (1) Basic techniques of programming with the C language (2) Introducing the use of Arduino (3) Basic concepts on measurement uncertainties (4) Descriptive statistics (with practical sessions): mean, variance, histograms (5) Correlations between observables, linear regression (6) Applying programming in C to experimental data analysis
Obiettivi formativi/Mission
Lo studente deve essere in grado, dato un semplice problema di analisi dati relativo alla fisica classica, di individuare le tecniche appropriate di calcolo, implementarle in un programma in C, compilarlo, eseguirlo e verificarne la correttezza. Lo studente deve essere in grado di gestire dei sensori (ad esempio di velocità e temperatura) mediante Arduino e il relativo ambiente di sviluppo (IDE). Lo studente deve comprendere le basi della teoria delle incertezze sui dati sperimentali e le modalità di rappresentazione dei dati e delle relative incertezze.
The student must be able, given a simple problem of data analysis in the classical physics domain, to identify the proper computing techniques, implement them in a program written in the C language, compile it, run it and debug it.The student must be able to manage sensors (e.g. of velocity and temperature) via the Arduino Integrated Development Environment. The student must understand the basic facts concerning uncertainties on experimental data and the ways to represent data and their uncertainty.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione: acquisizione delle tecniche di base della programmazione in C; acquisizione delle basi dell’analisi dei dati sperimentali comprendenti la statistica descrittiva, la rappresentazione delle relazioni tra osservabili sperimentali e la regressione lineare; introduzione alla gestione di sensori mediante Arduino. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione: dato un problema di acquisizione e analisi di dati sperimentali lo studente deve essere in grado di identificare le tecniche utili per e di scrivere un programma in C corrispondente, di compilarlo ed eseguirlo. - Capacità di apprendimento: lo studente dovrà acquisire una sufficiente padronanza nella programmazione scientifica con il linguaggio C, nella gestione di sensori mediante Arduino e nell’analisi statistica dei dati, che sarà utile nei successivi corsi di laboratorio di Fisica.
- Knowledge and understanding: acquiring basic techniques of programming in the C language; acquiring basic techniques of experimental data analysis, consisting of descriptive statistics, representation of relationships between observables, linear regression; an introduction to managing sensors using Arduino. - Applying knowledge and understanding: given a task of acquisition and data analysis, the student must be able to identify techniques useful to solve it, write a corresponding C program, compile it and execute it. - Learning skills: the student must acquire a sufficient mastery of scientific programming with the C language, of managing sensors with Arduino, of statistical data analysis, which will be useful in the subsequent physics laboratory courses.
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Course
FISICA GENERALE I
Course ID
MF0706
Academic Year
2023/2024
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
PANZIERI Daniele
CFU
12.0
Teaching duration (hours)
96.0
Individual study time
204.0
SSD
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OBB
Course category
A
Year
1
Period
Annuale
Site
VERCELLI
Grading type
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Il metodo scientifico. Il sistema internazionale di unità di misura. Incertezza di misura e cifre significative. Cinematica, forze, statica e dinamica. Sistemi di riferimento inerziali e non inerziali. Lavoro ed energia. Leggi di conservazione. Fenomeni oscillatori, elasticità e onde meccaniche. Dinamica rotazionale. Idrostatica, idrodinamica per fluidi reali ed ideali, tensione superficiale. Propagazione del calore, leggi dei gas e teoria di Maxwell. Termodinamica. Diffusione e osmosi.
Introduction to the scientific method. The international system of units. Measurement uncertainty and significant figures. Cinematics, forces, statics and dynamics. Inertial and not inertial reference frames. Work and energy. Conservation laws. Oscillations, elasticity and waves. Hydrostatics, hydrodynamics for ideal and real fluids, surface tension. Heat propagation, gas laws and Maxwell theory. Thermodynamics. Diffusion and osmosis.
Testi di riferimento/Textbooks
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, "Fisica" Vol. 1 EdiSES W. E. Gettys, F. J. Keller, M. J. Skove, "Fisica 1", McGraw-Hill
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, "Fisica" Vol. 1 EdiSES W. E. Gettys, F. J. Keller, M. J. Skove, "Fisica 1", McGraw-Hill
Obiettivi formativi/Mission
Padronanza dei concetti, delle leggi fisiche e dei metodi di indagine della fisica classica negli ambiti della meccanica classica, termodinamica e fluidodinamica. Stimolare l’acquisizione di capacità di relazionare sui metodi di risoluzione degli esercizi numerici svolti e sugli aspetti teorici e all’acquisizione di un appropriato linguaggio scientifico.
Mastery of concepts, physical laws and methods of classical physics for what concerns the fields of classical mechanics, thermodynamics and fluid dynamics. Stimulate the acquisition of ability to relate to the methods of solving numerical exercises performed and theoretical aspects and to the acquisition of appropriate scientific language.
Prerequisiti/Required background knowledge
Essere in possesso delle nozioni di Algebra, Trigonometria, Geometria e degli elementi di calcolo infinitesimale di competenza delle Scuole Superiori.
Possessing the notions of Algebra, Trigonometry, Geometry and the infinitesimal calculus elements of higher education.
Metodi didattici/Teaching methods
Il corso si basa su lezioni frontali in aula che verteranno sia sulla introduzione teorica degli argomenti del programma sia su risoluzione di esercizi svolti dagli studenti e dal docente. Particolare attenzione sarà rivolta a stimolare gli studenti verso l’utilizzo di un lessico appropriato.
The course is based on front lectures in the classroom that will cover both the theoretical introduction of the program topics and the resolution of exercises carried out by the students and the teacher. Particular attention will be given to encouraging students to use an appropriate vocabulary.
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso la discussione di esercizi numerici in aula svolti sia dal docente sia dagli studenti.
In itinere learning will be checked through the discussion of numerical exercises conducted by both the teacher and the students.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
La valutazione finale si baserà su una prova scritta ed una discussione orale. La prova scritta consisterà nella risoluzione di 3-4 esercizi numerici simili a quelli svolti a lezione e utili per capire il grado di conoscenza e le abilità raggiunti dallo studente nell’esecuzione di esercizi pratici. La discussione orale servirà a determinare la consapevolezza di quanto fatto durante la prova scritta ed a valutare il grado di conoscenza degli aspetti teorici e le capacità ad esprimerli in maniera articolata. Per superare la prova lo studente dovrà dimostrare di conoscere ed aver compreso i concetti di base e la loro applicazione alla risoluzione di esercizi numerici. L’eccellenza viene raggiunta se la prova scritta risulta perfetta, dando prova di aver raggiunto un livello di conoscenza e abilità adeguato su tutto il programma del corso e dando prova di saper esporre in modo chiaro tutti gli argomenti richiesti durante la prova orale. Il livello di difficoltà corrisponde al programma svolto e ai testi di riferimento indicati.
The final evaluation will be based on a written test and an oral discussion. The written test will consist in the resolution of 3-4 numerical exercises similar to what discussed during the lessons and useful to understand the degree of knowledge and autonomy achieved by the student, in the solving of exercises. The oral discussion will serve to determine the awareness of what has been done during the written test and to evaluate the degree of knowledge of the theoretical aspects and the ability to express them in an articulated manner. To pass the test, the student must demonstrate knowledge and understanding of basic concepts and their applications to solve numerical exercises. Excellence is achieved if the written test is perfect, proving that the student has reached a level of knowledge and skill appropriate throughout all the course program, and proving to know clearly all the arguments required during the oral test. The level of difficulty corresponds to the program and the reference texts indicated.
Programma esteso/Content
Introduzione al corso. Unità di misura. Dimensioni delle grandezze fisiche. Richiami sull’algebra dei vettori. Grandezze scalari e vettoriali. Cinematica: moto in una o più dimensioni. I moti nel piano. Dinamica. Lavoro ed energia. Cinematica rotazionale. Dinamica rotazionale. Statica dei corpi solidi. Elasticità. Fenomeni ondulatori. Acustica. Fluidi ideali. Moto dei fluidi ideali. Fluidi reali. Fenomeni superficiali. Temperatura e Calore. Propagazione del calore. Teoria cinetica dei gas. Le leggi della termodinamica. Le macchine termiche. Le funzioni termodinamiche.
Introduction to the course. Units of measure. Size of physical quantities. Vectors algebra. Scalar and vector. Kinematic: motion in one or more dimensions. The motions in the plane. Dynamics. Work and energy. Rotational kinematics. Rotational Dynamics. Solid body statics. Elasticity. Wave mechanics. Acoustics. Ideal fluids. Motion of the ideal fluids. Real fluids. Surface phenomenon. Temperature and Heat. Heat propagation. Kinetic gas theory. The laws of thermodynamics. Heat machines. Thermodynamic functions.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione: acquisizione di una preparazione di base nel campo della fisica classica - Capacità di applicare conoscenza e comprensione: identificare le leggi fisiche rilevanti in un problema fisico, identificare le grandezze fisiche coinvolte, applicare i metodi dell'analisi matematica per risolvere il problema - Abilità comunicative: discutere problemi e concetti di fisica classica e loro implicazioni concettuali a livello specialistico con linguaggio scientifico - Capacità di apprendimento - Acquisizione di una buona padronanza dei principi della fisica classica, in modo da poter espandere le proprie conoscenze nel proseguimento degli studi.
- Knowledge and understanding: knowledge of concepts and classical physics in the fields that are covered by the course - Applying knowledge and understanding: identify the laws that are relevant in a practical problem, identify the physical quantities and apply calculus based techniques to solve the problems - Communication skills: discuss problems and concepts of classical physics at a specialistic level with appropriate scientific language - Learning skills: reach a mastery of concepts and methods of classical physics that is deep enough to enable autonomous study of problems beyond what can be presented in the course.
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Course
CHIMICA
Course ID
MF0705
Academic Year
2023/2024
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
CARNIATO FABIO
Teachers
CFU
6.0
Teaching duration (hours)
48.0
Individual study time
102.0
SSD
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE E INORGANICA
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OBB
Course category
A
Year
1
Period
Primo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Il modulo fornisce i concetti di base della chimica generale ed inorganica: conoscenza delle proprietà, composizione e struttura della materia, degli equilibri chimici, termodinamica e cinetica chimica ed elettrochimica.
This course provides the basic concepts of general and inorganic chemistry: knowledge of properties, composition and structure of matter, of chemical equilibrium, of thermodynamics, chemical kinetics and electrochemistry.
Testi di riferimento/Textbooks
Le diapositive del corso (files pdf) sono disponibili sulla piattaforma DIR. Testi consigliati: Kotz, Treichel, Townsend, Treichel, Chimica, Edises, VII Ed., 2021 Brown, Lemay, Bursten, Murphy, Woodward, Stoltzfus, Fondamenti di Chimica. Edises, IV Ed., 2018 Atkins, Jones, Laverman, Principi di Chimica, Zanichelli, edizione italiana 2018 Silberberg, Amateis, Licoccia, CHIMICA, Quinta Edizione, Mc Graw Hill, 2023. Ivano Bertini Claudio Luchinat Fabrizio Mani Enrico Ravera, CHIMICA Casa Editrice Ambrosiana. 2022. A. Credi, A. Del Zotto, A. Gasparotto, F. Marchetti, D. Zuccaccia, "Viaggio nella Chimica", Edised I/2023.
Course slides (pdf files) are available on the DIR platform. Suggested books: Kotz, Treichel, Townsend, Treichel, Chimica, Edises, VII Ed., 2021 Brown, Lemay, Bursten, Murphy, Woodward, Stoltzfus, Fondamenti di Chimica. Edises, IV Ed., 2018 Atkins, Jones, Laverman, Principi di Chimica, Zanichelli, edizione italiana 2018 Silberberg, Amateis, Licoccia, CHIMICA, Quinta Edizione, Mc Graw Hill, 2023. Ivano Bertini Claudio Luchinat Fabrizio Mani Enrico Ravera, CHIMICA Casa Editrice Ambrosiana. 2022. A. Credi, A. Del Zotto, A. Gasparotto, F. Marchetti, D. Zuccaccia, "Viaggio nella Chimica", Edised I/2023.
Obiettivi formativi/Mission
Presentare chiaramente i principi fondamentali della Chimica. Fornire solide basi per comprendere gli eventi chimici a livello molecolare. Introdurre gli studenti all’uso del concetto struttura-proprietà. Abilità: introdurre gli studenti all’uso del concetto struttura-proprietà ed all’interpretazione molecolare dei fenomeni chimici. Il corso ha anche lo scopo di sviluppare il senso critico che permette allo studente di trarre conclusioni su questioni attinenti agli argomenti trattati. Abilità comunicative: acquisire e saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli equilibri chimici e alle tecniche affrontate nel corso.
Present in a clear way the basic principles of Chemistry. Provide a firm basis for the understanding of chemical events at the molecular level. Introduce students to the relationship between structure and properties. Skills: enable students to use the relationship between structure and properties and to interpret chemical phenomena at the molecular level. This course promotes critical thinking enabling the student to draw conclusions on questions regarding the topics developed. Communication skills: learn and be able to use the proper chemical terms related to chemical equilibrium and the techniques developed in this course.
Prerequisiti/Required background knowledge
Elementi base di matematica.
Basic elements of calculus.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali, presentazioni powerpoint ed esercizi guidati con relativa discussione collegiale in aula.
Classroom lectures, powerpoint presentations and guided exercises with open discussion.
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso domande ed esercizi periodici forniti agli studenti con risoluzione successiva alla lavagna e autovalutazione.
The learning progress monitoring will be carried out through periodic questions and exercises given to students, followed by resolution on the blackboard and self assessment.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L’esame è scritto (3 ore) e la prova è articolata in 12 domande. Il punteggio massimo è di 30/30 con un valore minimo per la sufficienza di 18 (conoscenza dei concetti base). La massima votazione è raggiunta con una solida conoscenza e abilità di applicare le conoscenze su tutti gli argomenti trattati. Sulla piattaforma DIR gli studenti trovano, insieme alle dispense del Corso, un esempio di testo di esame completo. I risultati dell’esame mettono in luce il grado di comprensione dei concetti teorici, la capacità di utilizzarli per risolvere problemi di media difficoltà e il grado di acquisizione di un linguaggio tecnico-scientifico adeguato. È inoltre valutata l’autonomia di giudizio attraverso la richiesta di esprimere giudizi e operare scelte comparate.
The exam is written (3 hours) and it is articulated in 12 questions. Minimum value for sufficiency is 18 (knowledge of fundamental concepts). The highest grade is obtained with a solid knowledge and ability to apply the acquired knowledges on all the subjects. On the DIR platform students find, along with the slides of the course, a complete example of an exam text. The results of the exam reveal the degree of understanding of theoretical concepts, the ability to use them to solve problems of medium difficulty and the degree to acquiring an adequate technical-scientific language. The independence of judgment is also assessed through the request to express judgments and make comparative choices.
Programma esteso/Content
Gli elementi, composti chimici, formule. La costante di Avogadro e il concetto di mole. Nucleo, isotopi e radioattività. La teoria atomica: gli spettri atomici, l’atomo di Bohr, gli atomi multielettronici. Il sistema periodico e le proprietà periodiche degli elementi. Concetti fondamentali sul legame chimico: teoria di Lewis e geometria delle molecole mediante il modello VSEPR. Teorie del legame covalente. Legame ionico e metallico. Le forze intermolecolari, gli stati della materia e le loro proprietà principali. Le soluzioni e le loro proprietà: solubilità, tensione di vapore, pressione osmotica. Le reazioni chimiche e l’equazione chimica: bilanciamento di una reazione. I fondamenti della termodinamica chimica: entalpia, entropia ed energia libera. I principi dell’equilibrio chimico; la costante di equilibrio e il suo significato; spostamento dell’equilibrio. Gli equilibri acido-base. Equilibri eterogenei. Elettrochimica: le reazioni redox e gli stati di ossidazione; i potenziali standard e l’equilibrio delle reazioni redox; celle galvaniche ed elettrolitiche La cinetica chimica: velocità e ordine di una reazione; energia di attivazione; meccanismi di reazione; catalisi.
Elements, compounds, mixtures, formulas. The Avogadro constant and the mole concept. Elements of stoichiometry. Structure of the atom: nucleus, isotopes, radioactivity. The atomic theory: atomic spectra, the Bohr model, many-electron atoms. The periodic table and periodic properties of the elements. Basic concepts of the chemical bond: Lewis theory, shape of molecules using the VSEPR model. Models of covalent bonding. Ionic and metallic bond. Intermolecular forces, states of matter and their main properties. The solutions and their properties: solubility, vapor pressure, osmotic pressure. The chemical reactions and the chemical equation: balancing a chemical reaction. Thermodynamics: enthalpy, entropy and free energy. The principles of chemical equilibrium; the equilibrium state and the equilibrium constant; the response of equilibria to changes in conditions. Acid-base equilibria. Solubility equilibria. Electrochemistry: redox reactions and oxidation states; standard potentials and equilibrium constants. Chemical kinetics: rate law and reaction orders; activation energy; reaction mechanisms; catalysis.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione: solide conoscenze teoriche dei concetti fondamentali della chimica (moli, reazioni, legami e struttura molecolare, equilibri, pH delle soluzioni, termodinamica, cinetica, elettrochimica); visualizzazione dei fenomeni chimici dal livello macroscopico a quello microscopico. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione: capacità di applicare la teoria per il riconoscimento e l'assegnazione dei nomi dei composti chimici inorganici più comuni, per il bilanciamento di reazioni chimiche; capacità di correlare la struttura chimica alle proprietà fisiche e alla reattività dei composti; capacità di interpretare e razionalizzare le reazioni chimiche da un punto di vista critico e non mnemonico, utilizzando un approccio metodologico scientifico da applicare ai successivi studi. - Autonomia di giudizio: capacità di interpretare e razionalizzare trasformazioni chimiche da un punto di vista critico, utilizzando un approccio metodologico scientifico; capacità di operare scelte ed esprimere giudizi. - Abilità comunicative: capacità di utilizzare un appropriato linguaggio scientifico nel rispondere alle domande d’esame; acquisizione di un vocabolario di termini chimici per saper esporre argomenti di natura tecnico-concettuale in maniera precisa, concisa e chiara; abilità di relazionare sul lavoro svolto (e più in generale su argomenti chimico-scientifici) in maniera precisa, concisa e chiara.
- Knowledge and understanding: firm theoretical knowledge of basic chemical concepts (moles, reactions, bonds and molecular structure, equilibrium, pH of solutions, thermodynamics, kinetics, electrochemistry); visualisation of chemical phenomena from macroscopic to microscopic level. - Applying knowledge and understanding: being able to apply theory to recognize and assign names to common inorganic compounds, to balance chemical reactions; ability to correlate structure to physical properties and reactivity of compounds; ability to interpret and rationalise chemical reactions with a critical and not purely mnemonic viewpoint, using a scientific method to be applied also in further studies. - Making judgements: ability to interpret and rationalise chemical reactions with a critical and not purely mnemonic viewpoint, using a scientific method; being able to make choices and formulate judgments. - Communication skills: being able to use the appropriate scientific terminology in an examination; acquiring a set of chemical terms enabling an accurate, concise and clear exposition of technical and conceptual topics; being able to report on the work done (and more generally on chemical-scientific topics) in an accurate, concise and clear way.
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Course
MATEMATICA II
Course ID
MF0713
Academic Year
2023/2024
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
FERRERO ALBERTO
Teachers
CFU
10.0
Teaching duration (hours)
80.0
Individual study time
0.0
SSD
MAT/03 - GEOMETRIA, MAT/05 - ANALISI MATEMATICA
Course type
Attività formativa integrata
Course mandatoriety
OBB
Year
1
Period
Secondo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso si propone di fornire le nozioni basilari dell'algebra lineare e del calcolo differenziale ed integrale per funzioni di più variabili reali. I principali argomenti che verranno trattati in questo corso sono i seguenti: spazi vettoriali e basi, operazioni tra vettori, matrici e operazioni tra matrici, sistemi lineari, applicazioni lineari, autovalori e autovettori, diagonalizzazione di operatori simmetrici, derivazione parziale, integrazione multipla, integrali di linea e di superficie, forme differenziali e potenziali, formule di Gauss-Green, della divergenza e del rotore.
The course aims to provide the basic notions of linear algebra and differential and integral calculus for functions of several real variables. The main topics that will be covered in this course are the following: vector spaces and basis, operations between vectors, matrices and operations between matrices, linear systems, linear maps, eigenvalues and eigenvectors, diagonalization of symmetric operators, partial differentiation, multiple integration, line and surface integrals , differential and potential forms, Gauss-Green, divergence and curl formulas.
Testi di riferimento/Textbooks
Testi consigliati: Bramanti, Pagani, Salsa, “Analisi Matematica 1 con elementi di geometria e algebra lineare”, Ed. Zanichelli (per il modulo di Geometria). F. Gazzola, "Analisi Matematica 2", Ed. Esculapio (per il modulo di Analisi II).
Recommended texts: Bramanti, Pagani, Salsa, "Analisi Matematica 1 with elements of geometry and linear algebra", Ed. Zanichelli (for the Geometry module). F. Gazzola, "Analisi Matematica 2", Ed. Esculapio (for the Analysis II module).
Obiettivi formativi/Mission
Fornire delle solide basi sull'algebra lineare e sulla teoria delle funzioni di più variabili reali e del calcolo differenziale ed integrale. Lo studente dovrà essere in grado di affrontare un problema con il giusto rigore metodologico, sia nel presentare enunciato e dimostrazione di un risultato teorico sia nella risoluzione degli esercizi.
Provide solid foundations on linear algebra and on the theory of functions of several real variables and of differential and integral calculus. The student must be able to face a problem with the right methodological rigour, both in presenting a statement and a proof of a theoretical result and in solving exercises.
Prerequisiti/Required background knowledge
Contenuti del corso di Matematica I sulla teoria degli insiemi e delle funzioni ed in particolare, nel caso delle funzioni reali di variabile reale, sul calcolo differenziale ed integrale per tali particolari funzioni.
Contents of the Mathematics I course on the theory of sets and functions and in particular, in the case of real functions of real variables, on the differential and integral calculus for these particular functions.
Metodi didattici/Teaching methods
Il corso è organizzato con lezioni frontali con parte teorica ed esercizi. Ogni argomento del corso viene introdotto per mezzo di una discussione generale che ha lo scopo di renderla il più possibile comprensibile agli studenti. In un secondo momento vengono introdotte le nozioni di base di ciascun argomento; esse sono successivamente seguite da esempi con lo scopo di chiarirne il significato. Il terzo passo è dedicato agli enunciati dei principali teoremi e alle loro dimostrazioni. L'ultima parte è dedicata agli esercizi. La partecipazione attiva alle lezioni viene stimolata attraverso domande dirette agli studenti che si pongono anche l'obiettivo di comprendere il livello di difficoltà incontrato da essi nel seguire le lezioni stesse; gli studenti sono anche invitati a proporre esercizi su argomenti che a loro modo di vedere richiedono maggiori chiarimenti.
The course is organized with lectures with theoretical part and exercises. Each topic of the course is introduced through a discussion which aims to make it understandable to students as much as possible. In a second moment the basic notions of each topic are introduced; they are subsequently followed by examples in order to clarify their meaning. The third step is dedicated to the statements of the main theorems and their proofs. The last part is dedicated to exercises. Active participation in lessons is stimulated through direct questions to students which also aims to understand the level of difficulty encountered by them in following the lessons themselves; students are also invited to propose exercises on topics which, in their view, require further clarification
Altre informazioni/Further information
Oltre ai libri suggeriti per la teoria, ulteriore materiale per la preparazione dell'esame verrà fornito durante lo svolgimento del corso.
In addition to the books suggested for the theory, further material for the preparation of the exam will be provided during the course.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L'esame è costituito da una prova scritta e da un successiva prova orale comprendente gli argomenti di entrambi i moduli di Geometria e di Analisi II. La prova scritta di solito è costituita da 4-6 esercizi su diversi argomenti del corso. In ogni prova scritta, la maggior parte degli argomenti contenuti nel corso viene coperta. La presenza di domande sulla parte teorica non è esclusa. L'esame orale è costituito da una discussione sugli esercizi contenuti nella prova scritta e da alcune domande finali sugli enunciati e le dimostrazioni dei principali risultati teorici. L'ammissione alla prova orale è subordinata al superamento della prova scritta con un voto maggiore o uguale a 16/30; il voto conclusivo sarà ottenuto avendo come punto di partenza il voto della prova scritta al quale si aggiungeranno o sottrarranno punti in base all'andamento della prova orale. Il superamento della prova scritta, anche con il massimo dei voti, non garantisce il superamento dell'esame in caso di prova orale insufficiente.
The exam consists of a written test and a subsequent oral test including the topics of both modules of Geometry and Analysis II. The written test usually consists of 4-6 exercises on different topics of the course. In each written test, most of the topics contained in the course are covered. The presence of questions on the theoretical part is not excluded. The oral exam consists of a discussion on the exercises contained in the written test and some final questions on the statements and demonstrations of the main theoretical results. Admission to the oral test is subject to passing the written test with a grade greater than or equal to 16/30; the final grade will be obtained having as a starting point the grade of the written test to which points will be added or subtracted based on the progress of the oral test. Passing the written test, even with full marks, does not guarantee passing the exam in the event of an insufficient oral test.
Programma esteso/Content
Il corso si propone di fornire le nozioni basilari del vettoriale e matriciale e del calcolo differenziale ed integrale per funzioni di più variabili reali. I principali argomenti che verranno trattati in questo corso sono i seguenti: spazi vettoriali e basi, operazioni tra vettori, matrici e operazioni tra matrici, sistemi lineari, applicazioni lineari, autovalori e autovettori, diagonalizzazione di operatori simmetrici, serie numeriche, derivazione parziale, integrazione multipla, integrali di linea e di superficie, forme differenziali e potenziali, formule di Gauss-Green, della divergenza e del rotore.
The course aims to provide the basic notions of vector and matrix calculus and of differential and integral calculus for functions of several real variables. The main topics that will be covered in this course are the following: vector spaces and basis, operations between vectors, matrices and operations between matrices, linear systems, linear applications, eigenvalues ​​and eigenvectors, diagonalization of symmetric operators, numerical series, partial derivation, multiple integration, line and surface integrals, differential and potential forms, Gauss-Green, divergence and curl formulas.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e capacità di comprensione: acquisizione delle principali nozioni del calcolo vettoriale e matriciale e del calcolo differenziale ed integrale per le funzioni di più variabili reali. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione: saper dedurre le principali proprietà qualitative e quantitative di vettori, matrici, funzioni tra spazi vettoriali e di le funzioni di più variabili reali. - Capacità di apprendere: lo studente dovrà acquisire una certa padronanza nell'utilizzo del ragionamento logico e nell'applicazione del rigore metodologico necessari per affrontare problemi basati sulla modellazione matematica.
- Knowledge and understanding: acquisition of the main notions of vector and matrix calculus and of differential and integral calculus for functions of several real variables. - Ability to apply knowledge and understanding: being able to deduce the main qualitative and quantitative properties of vectors, matrices, functions between vector spaces and functions of several real variables. - Ability to learn: the student will have to acquire a certain mastery in the use of logical reasoning and in the application of the methodological rigor necessary to face problems based on mathematical modelling.
Modules
Course ID Course SSD Teachers Agenda web
MF0714MATEMATICA II: GEOMETRIA MAT/03 - GEOMETRIA Ferrero Alberto
MF0715MATEMATICA II: ANALISI II MAT/05 - ANALISI MATEMATICA Ferrero Alberto
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Course
MATEMATICA II: GEOMETRIA
Course ID
MF0714
Academic Year
2023/2024
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
FERRERO ALBERTO
Teachers
CFU
5.0
Teaching duration (hours)
40.0
Individual study time
85.0
SSD
MAT/03 - GEOMETRIA
Course type
Modulo di sola Frequenza
Course mandatoriety
OBB
Course category
A
Year
1
Period
Secondo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
G
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Spazi vettoriali e basi, operazioni tra vettori, matrici e operazioni tra matrici, sistemi lineari, applicazioni lineari, autovalori e autovettori, diagonalizzazione di operatori simmetrici.
Vector spaces and basis, operations between vectors, matrices and operations between matrices, linear systems, linear maps, eigenvalues ​​and eigenvectors, diagonalization of symmetric operators.
Testi di riferimento/Textbooks
Testo consigliato: Bramanti, Pagani, Salsa, “Analisi Matematica 1 con elementi di geometria e algebra lineare”, Ed. Zanichelli. Il testo indicato è il medesimo che verrà adottato per il corso di Matematica I.
Recommended text: Bramanti, Pagani, Salsa, "Mathematical Analysis 1 with elements of geometry and linear algebra", Ed. Zanichelli. The text indicated is the same that will be adopted for the course of Mathematics I.
Obiettivi formativi/Mission
Fornire delle solide basi sul calcolo vettoriale e matriciale. Lo studente dovrà essere in grado di affrontare un problema con il giusto rigore metodologico, sia nel presentare enunciato e dimostrazione di un risultato teorico sia nella risoluzione degli esercizi.
Provide a solid foundation in vector and matrix calculus. The student must be able to face a problem with the right methodological rigour, both in presenting a statement and demonstration of a theoretical result and in solving exercises.
Prerequisiti/Required background knowledge
Contenuti del corso di Matematica I sulle principali nozioni della teoria degli insiemi e delle funzioni.
Contents of the Mathematics I course on the main notions of the theory of sets and functions.
Metodi didattici/Teaching methods
Il corso è organizzato con lezioni frontali con parte teorica ed esercizi. Ogni argomento del corso viene introdotto per mezzo di una discussione generale che ha lo scopo di renderla il più possibile comprensibile agli studenti. In un secondo momento vengono introdotte le nozioni di base di ciascun argomento; esse sono successivamente seguite da esempi con lo scopo di chiarirne il significato. Il terzo passo è dedicato agli enunciati dei principali teoremi e alle loro dimostrazioni. L'ultima parte è dedicata agli esercizi. La partecipazione attiva alle lezioni viene stimolata attraverso domande dirette agli studenti che si pongono anche l'obiettivo di comprendere il livello di difficoltà incontrato da essi nel seguire le lezioni stesse; gli studenti sono anche invitati a proporre esercizi su argomenti che a loro modo di vedere richiedono maggiori chiarimenti.
The course is organized with lectures with theoretical part and exercises. Each topic of the course is introduced through a discussion which aims to make it understandable to students as much as possible. In a second moment the basic notions of each topic are introduced; they are subsequently followed by examples in order to clarify their meaning. The third step is dedicated to the statements of the main theorems and their proofs. The last part is dedicated to exercises. Active participation in lessons is stimulated through direct questions to students which also aims to understand the level of difficulty encountered by them in following the lessons themselves; students are also invited to propose exercises on topics which, in their view, require further clarification.
Altre informazioni/Further information
Oltre ai libri suggeriti per la teoria, ulteriore materiale per la preparazione dell'esame verrà fornito durante lo svolgimento del corso.
In addition to the books suggested for the theory, further material for the preparation of the exam will be provided during the course.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L'esame è costituito da una prova scritta e da un successiva prova orale comprendente gli argomenti di entrambi i moduli di Geometria e di Analisi II. La prova scritta di solito è costituita da 4-6 esercizi su diversi argomenti del corso. In ogni prova scritta, la maggior parte degli argomenti contenuti nel corso viene coperta. La presenza di domande sulla parte teorica non è esclusa. L'esame orale è costituito da una discussione sugli esercizi contenuti nella prova scritta e da alcune domande finali sugli enunciati e le dimostrazioni dei principali risultati teorici. L'ammissione alla prova orale è subordinata al superamento della prova scritta con un voto maggiore o uguale a 16/30; il voto conclusivo sarà ottenuto avendo come punto di partenza il voto della prova scritta al quale si aggiungeranno o sottrarranno punti in base all'andamento della prova orale. Il superamento della prova scritta, anche con il massimo dei voti, non garantisce il superamento dell'esame in caso di prova orale insufficiente.
The exam consists of a written test and a subsequent oral test including the topics of both modules of Geometry and Analysis II. The written test usually consists of 4-6 exercises on different topics of the course. In each written test, most of the topics contained in the course are covered. The presence of questions on the theoretical part is not excluded. The oral exam consists of a discussion on the exercises contained in the written test and some final questions on the statements and demonstrations of the main theoretical results. Admission to the oral test is subject to passing the written test with a grade greater than or equal to 16/30; the final grade will be obtained having as a starting point the grade of the written test to which points will be added or subtracted based on the progress of the oral test. Passing the written test, even with full marks, does not guarantee passing the exam in the event of an insufficient oral test.
Programma esteso/Content
Spazi vettoriali e basi, operazioni tra vettori, matrici e operazioni tra matrici, sistemi lineari, applicazioni lineari, autovalori e autovettori, diagonalizzazione di operatori simmetrici.
Vector spaces and basis, operations between vectors, matrices and operations between matrices, linear systems, linear maps, eigenvalues ​​and eigenvectors, diagonalization of symmetric operators.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e capacità di comprensione: acquisizione delle principali nozioni del calcolo vettoriale e matriciale. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione: saper dedurre le principali proprietà di vettori, matrici e funzioni tra spazi vettoriali. - Capacità di apprendere: lo studente dovrà acquisire una certa padronanza nell'utilizzo del ragionamento logico e nell'applicazione del rigore metodologico necessari per affrontare problemi basati sulla modellazione matematica.
- Knowledge and understanding: acquisition of the main notions of matrix and vector calculus. - Ability to apply knowledge and understanding: being able to deduce the main properties of vectors, matrices and functions between vector spaces. - Ability to learn: the student will have to acquire a certain mastery in the use of logical reasoning and in the application of methodological rigor needed to tackle problems based on mathematical modeling.
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Course
MATEMATICA II: ANALISI II
Course ID
MF0715
Academic Year
2023/2024
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
FERRERO ALBERTO
Teachers
CFU
5.0
Teaching duration (hours)
40.0
Individual study time
85.0
SSD
MAT/05 - ANALISI MATEMATICA
Course type
Modulo di sola Frequenza
Course mandatoriety
OBB
Course category
A
Year
1
Period
Secondo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
G
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Serie numeriche, derivazione parziale, integrazione multipla, integrali di linea e di superficie, forme differenziali e potenziali, formule di Gauss-Green, della divergenza e del rotore.
Numerical series, partial differentiation, multiple integration, line and surface integrals, differential and potential forms, Gauss-Green, divergence and curl formulas.
Testi di riferimento/Textbooks
Testi consigliati: F. Gazzola, "Analisi Matematica 2", Ed. Esculapio
Suggested books: F. Gazzola, "Analisi Matematica 2", Ed. Esculapio
Obiettivi formativi/Mission
Fornire delle solide basi sulla teoria delle funzioni di più variabili reali e del calcolo differenziale ed integrale. Lo studente dovrà essere in grado di affrontare un problema con il giusto rigore metodologico, sia nel presentare enunciato e dimostrazione di un risultato teorico sia nella risoluzione degli esercizi.
Provide solid foundations on the theory of functions of several real variables and of differential and integral calculus. The student must be able to face a problem with the right methodological rigour, both in presenting a statement and a proof of a theoretical result and in solving exercises.
Prerequisiti/Required background knowledge
Contenuti del corso di Matematica I sul calcolo differenziale ed integrale per funzioni reali di una variabile reale.
Contents of the Mathematics I course on differential and integral calculus for real functions of one real variable.
Metodi didattici/Teaching methods
Il corso è organizzato con lezioni frontali con parte teorica ed esercizi. Ogni argomento del corso viene introdotto per mezzo di una discussione generale che ha lo scopo di renderla il più possibile comprensibile agli studenti. In un secondo momento vengono introdotte le nozioni di base di ciascun argomento; esse sono successivamente seguite da esempi con lo scopo di chiarirne il significato. Il terzo passo è dedicato agli enunciati dei principali teoremi e alle loro dimostrazioni. L'ultima parte è dedicata agli esercizi. La partecipazione attiva alle lezioni viene stimolata attraverso domande dirette agli studenti che si pongono anche l'obiettivo di comprendere il livello di difficoltà incontrato da essi nel seguire le lezioni stesse; gli studenti sono anche invitati a proporre esercizi su argomenti che a loro modo di vedere richiedono maggiori chiarimenti.
The course is organized with lectures with theoretical part and exercises. Each topic of the course is introduced through a discussion which aims to make it understandable to students as much as possible. In a second moment the basic notions of each topic are introduced; they are subsequently followed by examples in order to clarify their meaning. The third step is dedicated to the statements of the main theorems and their proofs. The last part is dedicated to exercises. Active participation in lessons is stimulated through direct questions to students which also aims to understand the level of difficulty encountered by them in following the lessons themselves; students are also invited to propose exercises on topics which, in their view, require further clarification.
Altre informazioni/Further information
Oltre ai libri suggeriti per la teoria, ulteriore materiale per la preparazione dell'esame verrà fornito durante lo svolgimento del corso.
In addition to the books suggested for the theory, further material for the preparation of the exam will be provided during the course.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L'esame è costituito da una prova scritta e da un successiva prova orale comprendente gli argomenti di entrambi i moduli di Geometria e di Analisi II. La prova scritta di solito è costituita da 4-6 esercizi su diversi argomenti del corso. In ogni prova scritta, la maggior parte degli argomenti contenuti nel corso viene coperta. La presenza di domande sulla parte teorica non è esclusa. L'esame orale è costituito da una discussione sugli esercizi contenuti nella prova scritta e da alcune domande finali sugli enunciati e le dimostrazioni dei principali risultati teorici. L'ammissione alla prova orale è subordinata al superamento della prova scritta con un voto maggiore o uguale a 16/30; il voto conclusivo sarà ottenuto avendo come punto di partenza il voto della prova scritta al quale si aggiungeranno o sottrarranno punti in base all'andamento della prova orale. Il superamento della prova scritta, anche con il massimo dei voti, non garantisce il superamento dell'esame in caso di prova orale insufficiente.
The exam consists of a written test and a subsequent oral test including the topics of both modules of Geometry and Analysis II. The written test usually consists of 4-6 exercises on different topics of the course. In each written test, most of the topics contained in the course are covered. The presence of questions on the theoretical part is not excluded. The oral exam consists of a discussion on the exercises contained in the written test and some final questions on the statements and demonstrations of the main theoretical results. Admission to the oral test is subject to passing the written test with a grade greater than or equal to 16/30; the final grade will be obtained having as a starting point the grade of the written test to which points will be added or subtracted based on the progress of the oral test. Passing the written test, even with full marks, does not guarantee passing the exam in the event of an insufficient oral test.
Programma esteso/Content
Il corso si propone di fornire le nozioni basilari del calcolo differenziale ed integrale per funzioni di più variabili reali. I principali argomenti che verranno trattati in questo corso sono i seguenti: serie numeriche, derivazione parziale, integrazione multipla, integrali di linea e di superficie, forme differenziali e potenziali, formule di Gauss-Green, della divergenza e del rotore.
The course aims to provide the basic notions of differential and integral calculus for functions of several real variables. The main topics that will be covered in this course are the following: numerical series, partial derivation, multiple integration, line and surface integrals, differential and potential forms, Gauss-Green, divergence and curl formulas.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e capacità di comprensione: acquisizione delle principali nozioni del calcolo differenziale ed integrale per le funzioni di più variabili reali. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione: saper dedurre le principali proprietà qualitative e quantitative per le funzione di più variabili reali. - Capacità di apprendere: lo studente dovrà acquisire una certa padronanza nell'utilizzo del ragionamento logico e nell'applicazione del rigore metodologico necessari per affrontare problemi basati sulla modellazione matematica.
- Knowledge and understanding: acquisition of the main notions of differential and integral calculus for functions of several real variables. - Ability to apply knowledge and understanding: being able to deduce the main qualitative and quantitative properties for functions of several real variables. - Ability to learn: the student will have to acquire a certain mastery in the use of logical reasoning and in the application of the methodological rigor necessary to face problems based on mathematical modelling.
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Course
MATEMATICA I
Course ID
MF0712
Academic Year
2023/2024
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
BUOSO DAVIDE
Teachers
CFU
9.0
Teaching duration (hours)
72.0
Individual study time
153.0
SSD
MAT/05 - ANALISI MATEMATICA
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OBB
Course category
A
Year
1
Period
Primo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Concetti di base sugli insiemi. Numeri reali e numeri complessi. Funzioni reali di variabile reale. Basi sulle equazioni differenziali ordinarie.
Basic concepts on sets. Real numbers and complex numbers. Real functions of a real variable. Basics on ordinary differential equations.
Testi di riferimento/Textbooks
Testi consigliati: M. Bramanti, C.D. Pagani, S. Salsa. Analisi matematica 1 con elementi di geometria e algebra lineare, Zanichelli, 2014. +M. Bramanti. Esercitazioni di Analisi Matematica 1, Esculapio, 2020. + S. Salsa, A. Squellati, Esercizi di Analisi Matematica vol. 1, Zanichelli, 2011.
Recommended textbooks: M. Bramanti, C.D. Pagani, S. Salsa. Analisi matematica 1 con elementi di geometria e algebra lineare, Zanichelli, 2014. +M. Bramanti. Esercitazioni di Analisi Matematica 1, Esculapio, 2020. + S. Salsa, A. Squellati, Esercizi di Analisi Matematica vol. 1, Zanichelli, 2011.
Obiettivi formativi/Mission
L'insegnamento si propone di fornire agli studenti la conoscenza delle nozioni principali riguardanti le funzioni reali di una variabile reale e le basi della teoria delle equazioni differenziali ordinarie. Scopo dell'insegnamento è che gli studenti acquisiscano e sappiano utilizzare un linguaggio matematico appropriato in relazione agli argomenti trattati nel corso. Obiettivo formativo dell'insegnamento è quello di sviluppare la capacità di applicare dette conoscenze nella risoluzione di problemi teorici di varia natura.
The class aims at providing students with the knowledge of the basic notions regarding real functions of one real variables and ordinary differential equations. The purpose of the class is that students acquire and know how to use an appropriate mathematical language in relation to topics covered in the course. The educational goal of this class is to develop the ability to apply this knowledge in solving problems theoretic problems of various types.
Prerequisiti/Required background knowledge
Competenze di matematica comuni a tutti gli indirizzi della scuola secondaria di secondo grado.
Mathematics skills common to all secondary school curricula.
Metodi didattici/Teaching methods
La didattica si svolgerà mediante lezioni frontali alla lavagna. Oltre alle lezioni teoriche verranno svolti esercizi in aula da parte del docente con il coinvolgimento attivo degli studenti per approfondire gli argomenti trattati durante le lezioni teoriche. I concetti oggetto del corso verranno discussi collegialmente in aula e applicati direttamente durante le esercitazioni in aula per stimolare negli studenti il senso critico e l’autonomia di giudizio.
The lessons will take place through lectures on the blackboard. In addition to the theoretical lessons, classroom exercises will be carried out by the teacher with the involvement of the students to delve into the topics covered during the theoretical lessons. The concepts covered by the course will be discussed collectively in the classroom and applied directly during classroom exercises to stimulate the students' critical sense and autonomy of judgment.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L'esame si compone di una prova scritta e di una prova orale. La prova scritta consiste nello svolgimento di esercizi relativi al programma svolto durante le lezioni e ha una durata di 2 ore. La prova orale consiste in una discussione a partire dalla prova scritta. Al termine della prova scritta il docente procede alla correzione della stessa e comunica i risultati. A questo segue la prova orale. I risultati dell’esame mettono in luce il grado di comprensione dei concetti teorici e la capacità di utilizzarli per risolvere nuovi problemi.
The exam consists of a written test and an oral test. The written test consists of exercises related to the program carried out during the lessons and lasts 2 hours. The oral exam consists of a discussion starting from the written test. At the end of the written test the teacher corrects it and communicates the results. Afterwards the oral exam follows. The results of the examination highlight the degree of understanding of theoretical concepts and the ability to use them to solve new problems.
Programma esteso/Content
Basi sulla teoria degli insiemi. Insiemi numerici, costruzione dei reali, numeri complessi. Funzioni, composizione di funzioni, iniettività, suriettività, biunivocità, invertibilità, cardinalità di un insieme. Successioni reali, limite per una successione e teoremi classici. Limite di una funzione reale di una variabile reale; limiti destro e sinistro; teoremi classici. Continuità per funzioni reali di una variabile reale; proprietà di base e risultati classici. Calcolo differenziale per funzioni reali di una variabile reale, teoremi fondamentali. Massimi e minimi locali; monotonia di una funzione e derivata prima; funzioni convesse e concave e derivata seconda. Integrazione secondo Riemann: teoremi classici e calcolo di integrali. Serie numeriche e serie di potenze. Cenni alle quazioni differenziali ordinarie.
Basics on set theory. Numeric sets, construction of the real numbers, complex numbers. Functions, composition between functions, injectivity, surjectivity, bijectivity, invertibility, cardinality of a set. Real sequences, limit of a sequence and classical theorems. Limit of a real function of one real variable; right limit and left limit; classical theorems. Continuity for real functions of one real variable; basic properties and classical results. Differential Calculus for real functions of one real variable; fundamental theorems. Local maxima and minima; monotonicity of a function and first derivative; convex and concave functions and second derivative. Riemann integral: classical theorems and integral calculus. Numeric series and power series. Basics on ordinary differential equations.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione: al termine del corso lo studente deve conoscere le nozioni di base dell'Analisi Matematica in una variabile reale (funzioni in una variabile, limiti, derivate, integrali). Capacità di applicare conoscenza e comprensione: lo studente deve avere sviluppato una padronanza delle nozioni apprese che gli consenta di collegarle tra loro in autonomia e di utilizzarle congiuntamente nella risoluzione di semplici problemi teorici. Capacità di comunicare quanto si è appreso: lo studente deve essere in grado di spiegare chiaramente sia le nozioni stesse, sia il loro utilizzo in termini generali o nel caso specifico di un problema.
Knowledge and understanding: at the end of the course the student must know the basic notions of Mathematical Analysis in one real variable (functions in one variable, limits, derivatives, integrals). Ability to apply knowledge and understanding: the student must have developed a mastery of the learned notions allowing to connect them independently and to use them jointly in solving simple theoretical problems. Ability to communicate what has been learned: the student must be able to clearly explain both the concepts themselves and their use in general terms or in the specific case of a problem.
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Course
DIDATTICA INTEGRATIVA _ FISICA APPLICATA _ I ANNO
Course ID
MF0773
Academic Year
2023/2024
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
AMOROSO Antonio
CFU
0.0
Teaching duration (hours)
0.0
Individual study time
0.0
SSD
NN -
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OPZ
Course category
D
Year
1
Period
Annuale
Site
VERCELLI
Grading type
G
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Course
CONOSCENZE INIZIALI
Course ID
MF0436
Academic Year
2023/2024
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
MARTIGNONE Francesca
CFU
0.0
Teaching duration (hours)
24.0
Individual study time
0.0
SSD
NN -
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OBB
Course category
D
Year
1
Period
Primo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
G
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso ha lo scopo di sviluppare competenze di base e capacità relative alla comprensione dei testi scientifici, incluse le rappresentazioni e le notazioni della matematica, tenuto conto dei programmi delle Indicazioni Nazionali e Linee Guida per della scuola secondaria di secondo grado.
The course aims at developing basic competencies and skills related to the comprehension of scientific texts, including mathematical representations and notations, taking into account the National Guidelines for secondary school.
Testi di riferimento/Textbooks
Materiale didattico messo a disposizione dal docente sulla piattaforma DIR del corso.
Didactic material provided by the teacher on the DIR platform of the course
Obiettivi formativi/Mission
Saper interpretare testi scientifici e, in particolare, saper decodificare e manipolare scritture specifiche della matematica. Si vogliono sviluppare competenze relative all'interpretazione di testi di problemi matematici e all'applicazione delle strategie risolutive. Tutte le attività richiederanno una comunicazione efficace dei processi svolti e dei risultati ottenuti.
Being able to interpret scientific texts and, in particular, to be able to decode and manipulate specific mathematical notations. The goal is to develop competencies related to the interpretation of mathematical problem texts and to the implementation of solution strategies. All the activities will require effective communication of the processes carried out and of the results obtained
Prerequisiti/Required background knowledge
Competenze relative al linguaggio e alla matematica richieste al termine della scuola secondaria di secondo grado.
Language and mathematical skills required at the end of secondary school.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni in aula e esercitazioni svolte anche attraverso l'uso della piattaforma Moodle dell’Università.
Lectures and training sessions carried out also by means of the use of the University Moodle platform.
Altre informazioni/Further information
Controllo dell'apprendimento: attività supportate anche dall'utilizzo della piattaforma Moodle dell’Università. Queste attività hanno un obiettivo formativo: sono discusse e corrette insieme agli studenti
Learning monitoring: activities supported by the use of the Moodle platform of the University. These activities have a formative goal: they are discussed and corrected together with the students
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Test finale in analogia con il test iniziale delle competenze. La prova consiste in 20 domande di comprensione e uso dei testi scientifici, incluse le rappresentazioni e le notazioni della matematica. Per superare la prova è necessario ottenere almeno il 50% dei punti.
Final test in analogy with the competence assessment initial test. The final test consists of 20 questions about the understanding of scientific texts, including representations and notations of mathematics. To get through the test it is necessary to get at least 50% of the points.
Programma esteso/Content
Nel corso saranno trattati contenuti e affrontati problemi relativi a competenze di base che sono necessarie per affrontare i corsi del primo anno del DiSIT. Saranno analizzati testi scientifici che includono le rappresentazioni e le notazioni della matematica e saranno svolte di attività di problem solving. In particolare saranno oggetto di studio: 1)Alcune caratteristiche fondamentali dei testi scientifici. 2)Diverse rappresentazioni dei numeri e delle misure. 3) Proprietà delle notazioni algebriche. 4)Rappresentazioni grafiche di fenomeni
The course will deal with content and problems related to basic skills that are required to face the DiSIT first year courses. Scientific texts, that include mathematical representations and notations, will be analyzed and problem solving activities will be carried out. In particular they will be studied: 1) Some fundamental features of scientific texts. 2) Different representations of number and measures. 3) Algebraic notations proprieties. 4) Graphic representations of phenomena
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza di alcuni concetti di base della matematica, in particolare: numeri reali e loro rappresentazioni e principali funzioni elementari. Capacità di applicare questi concetti nella risoluzione di semplici problemi e nell'interpretazione di grafici. Consapevolezza delle potenzialità e dei limiti dei concetti e dei metodi adottati.
Knowledge of some basic concepts of mathematics, in particular: real numbers and their representations and main elementary functions. Ability at applying these concepts in simple problem solving and in the interpretation of graphs. Awareness about potential and limits of the concepts and methods adopted.
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Course
EPT ENGLISH PLACEMENT TEST VC
Course ID
MF0565
Academic Year
2023/2024
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
CFU
0.0
Teaching duration (hours)
20.0
Individual study time
0.0
SSD
NN -
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OBB
Course category
D
Year
1
Period
Primo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
G
Lingua insegnamento/Teaching language
INGLESE
English
Contenuti/Content Summary
vedere 'programma esteso'
see the 'extended program'
Testi di riferimento/Textbooks
Grammar and Vocabulary for the Real World Premium 2.0 con chiave ISBN: 978-0-19-481030-2 https://elt.oup.com/catalogue/items/local/it/gvrw/97801948103102?cc=it&selLanguage=it&mode=hub Materiali su DIR.
Grammar and Vocabulary for the Real World Premium 2.0 con chiave ISBN: 978-0-19-481030-2 https://elt.oup.com/catalogue/items/local/it/gvrw/97801948103102?cc=it&selLanguage=it&mode=hub Handouts on DIR.
Obiettivi formativi/Mission
L’obiettivo di questo corso è portare gli studenti al livello B1 o soglia, così definito dal Quadro Comune Europeo di Riferimento per le lingue del Consiglio d’Europa. Il corso è destinato a coloro che hanno una conoscenza già acquisita dell’inglese e che quindi possono comprendere situazioni di comunicazione poco complesse. Il corso include attività per il consolidamento e lo sviluppo della comprensione e della produzione orale e scritta.
The aim of this course is to take students to the B1 or threshold level, as defined by the Council of Europe's Common European Framework of Reference for Languages. The course is designed for those who have an already some knowledge of English and can therefore understand communicative situations of low complexity. The course includes activities for the consolidation and development of oral and written comprehension and expression.
Prerequisiti/Required background knowledge
English Placement Test
English Placement Test
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni. Lavoro in coppia o in gruppo. Particolare attenzione sulle capacità di comprensione orale e scritta. Lavoro individuale.
Lectures. Pair and teamwork. Focus on listening and reading comprehension skills. Individual student work.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Test informatizzato sui contenuti del corso
Computer-based test on course content
Programma esteso/Content
1. tempi presenti 2. tempi passati 3. il futuro 4. forma passiva 5. verbi modali 6. domande 7. strutture verbali 8. discorso indiretto 9. periodo ipotetico 10. sostantivi, articoli e pronomi 11. preposizioni, phrasal verbs 12. aggettivi e avverbi 13. costruzione delle frasi 14. vocabulary
1. present tenses 2. past tenses 3. the future 4. passive form 5. modal verbs 6. questions 7. verb structures 8. indirect speech 9. hypothetical sentence 10. nouns, articles and pronouns 11. prepositions, phrasal verbs 12. adjectives and adverbs 13. sentence structure 14. vocabulary
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Uno studente B1 è in grado di capire i punti essenziali di un discorso, a condizione che venga usata una lingua chiara e standard e in grado di esprimere la sua opinione, su argomenti familiari e inerenti alla sfera dei suoi interessi, in modo semplice e coerente. E’ in grado di riferire un’esperienza o un avvenimento, di descrivere una situazione, un sogno, una speranza o un obiettivo e di fornire ragioni e spiegazioni brevi relative a un’idea o a un progetto.
A B1 student can understand the main points of a speech provided it is in clear standard language and can express his opinion on familiar topics in a simple and coherent way. Can report on an experience or event, describe a situation, a dream, a hope or a goal and give brief reasons and explanations for an idea or project.
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Course
FISICA GENERALE II
Course ID
MF0716
Academic Year
2024/2025
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
RAMELLO Luciano
CFU
9.0
Teaching duration (hours)
72.0
Individual study time
153.0
SSD
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OBB
Course category
B
Year
2
Period
Primo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano.
Italian.
Contenuti/Content Summary
Elettrostatica. Circuiti in corrente continua e quasi stazionari. Magnetismo. Campi variabili e induzione elettromagnetica. Induttanza e correnti alternate. Equazioni di Maxwell e onde elettromagnetiche. Derivazione delle leggi di propagazione della luce e applicazioni. Introduzione alla relatività ristretta. Effetto fotoelettrico e natura corpuscolare della luce.
Electrostatics. DC circuits and quasi static circuits. Magnetism. Variable fields and electromagnetic induction. Inductance and AC circuits. Maxwell equations and electromagnetic waves. Light propagation and application. Introduction to special relativity. Photoelectric effect and corpuscular nature of light.
Testi di riferimento/Textbooks
Giovanni Cantatore, Gianni Vannini, Lorenzo Vitale, GETTYS FISICA 2 - ELETTROMAGNETISMO E ONDE, 6a edizione, McGraw Hill 2024 - ISBN 9788838658617; P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica Vol. II - Elettromagnetismo e onde, III Edizione, EdiSES 2021 - ISBN 9788836230303; Corrado Mencuccini, Vittorio Silvestrini, Fisica - Elettromagnetismo e Ottica, Casa Editrice Ambrosiana 2017 – ISBN 9788808186614
Giovanni Cantatore, Gianni Vannini, Lorenzo Vitale, GETTYS FISICA 2 - ELETTROMAGNETISMO E ONDE, 6a edizione, McGraw Hill 2024 - ISBN 9788838658617; P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica Vol. II - Elettromagnetismo e onde, III Edizione, EdiSES 2021 - ISBN 9788836230303; Corrado Mencuccini, Vittorio Silvestrini, Fisica - Elettromagnetismo e Ottica, Casa Editrice Ambrosiana 2017 – ISBN 9788808186614
Obiettivi formativi/Mission
Lo scopo del corso è permettere di comprendere i fenomeni elettromagnetici, la sintesi delle equazioni di Maxwell, la produzione e le caratteristiche delle onde elettromagnetiche, la relatività ristretta.
The aim of this course is to teach the electromagnetic processes, Maxwell’s equations, the production of electromagnetic waves and their properties and introduce special relativity.
Prerequisiti/Required background knowledge
Contenuti dei corsi del primo anno: Fisica Generale I, Matematica I e Matematica II.
Contents of the first-year courses: Physics I, Mathematics I, Mathematics II.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali ed esercitazioni in aula.
Classroom lectures and numerical exercises.
Altre informazioni/Further information
Controllo dell'apprendimento: verrà fatto mediante domande durante le lezioni frontali e le esercitazioni e mediante quiz di autovalutazione proposti sulla piattaforma D.I.R. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
Monitoring the learning process: this will be achieved by posing questions to students during lectures and exercise sessions, and also through quizzes proposed on the D.I.R. platform. Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/services-students-physical-or-learning-disabilities Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
La valutazione finale si baserà su una prova scritta ed una discussione orale. La prova scritta consisterà nella risoluzione di 4-5 esercizi numerici simili a quelli svolti a lezione e utili per capire il grado di conoscenza e le abilità raggiunti dalla studentessa e dallo studente nell’esecuzione di esercizi pratici. La discussione orale servirà a determinare la consapevolezza di quanto fatto durante la prova scritta e a valutare il grado di conoscenza degli aspetti teorici e le capacità a esprimerli in maniera articolata. Per superare la prova la studentessa o lo studente dovrà dimostrare di conoscere e di aver compreso i concetti di base e la loro applicazione alla risoluzione di esercizi numerici. L’eccellenza viene raggiunta se la prova scritta risulta perfetta, dando prova di aver raggiunto un livello di conoscenza e abilità adeguato su tutto il programma del corso e dando prova di saper esporre in modo chiaro tutti gli argomenti richiesti durante la prova orale. Il livello di difficoltà corrisponde al programma svolto e ai testi di riferimento indicati.
The final evaluation will be based on a written test and an oral discussion. The written test will consist in the resolution of 4-5 numerical exercises similar to what discussed during the lessons and useful to understand the degree of knowledge and autonomy achieved by the student, in the solving of exercises. The oral discussion will serve to determine the awareness of what has been done during the written test and to evaluate the degree of knowledge of the theoretical aspects and the ability to express them in an articulated manner. To pass the test, the student must demonstrate knowledge and understanding of basic concepts and their applications to solve numerical exercises. Excellence is achieved if the written test is perfect, proving that the student has reached a level of knowledge and skill appropriate throughout all the course program, and proving to know clearly all the arguments required during the oral test. The level of difficulty corresponds to the program and the reference texts indicated.
Programma esteso/Content
Legge di Coulomb e campo elettrico; Legge di Gauss; Potenziale elettrico; Conduttori, capacità e dielettrici. Corrente e resistenza; Circuiti in corrente continua. Campo magnetico; Forza magnetica; Sorgenti del campo magnetico; Legge di Ampère; Proprietà magnetiche della materia. Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo; Induzione elettromagnetica; Autoinduzione e mutua induzione; Oscillazioni elettriche; Correnti alternate. Equazioni di Maxwell e onde elettromagnetiche. Derivazione delle leggi di propagazione della luce e applicazioni: Riflessione e rifrazione delle onde luminose; Ottica geometrica; Interferenza; Diffrazione. Introduzione alla relatività ristretta e trasformazioni relativistiche dei campi elettrici e magnetici. Effetto fotoelettrico e natura corpuscolare della luce. Integrazione della dimensione di genere: verrà discussa l'importanza dell'integrazione di genere nella ricerca, nei programmi degli insegnamenti e nella formazione.
Coulomb’s law and electric field; Gauss’s law; Electric potential; Conductors, capacitance and dielectrics; Current and resistance; Direct current circuits. Magnetic field; Magnetic force; Sources of the magnetic field; Ampère’s law; Magnetic properties of materials. Variable fields and electromagnetic induction: self- and mutual-inductance; Electrical oscillations and alternating currents. Maxwell equations and electromagnetic waves. Derivation of light’s propagation laws and applications: Reflection and refraction; Geometrical optics; Interference; Diffraction. Introduction to special relativity and relativistic transformations of electric and magnetic fields. Photoelectric effect and corpuscular nature of light. Gender integration: the importance of gender integration in research, teaching programs and training will be discussed.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione - Comprensione delle leggi fondamentali dell'elettricità e del magnetismo, delle applicazioni ai circuiti, della generazione e propagazione delle onde elettromagnetiche. Conoscere gli ambiti dove si evidenzia la natura ondulatoria e corpuscolare della luce. Introduzione alla relatività ristretta. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione - Analizzare problemi di media difficoltà che coinvolgono fenomeni elettromagnetici e di risolverli anche utilizzando le tecniche dell'analisi differenziale. - Abilità comunicative - Comprendere e saper discutere, anche in prospettiva storica, le leggi dell’elettromagnetismo e gli aspetti di unificazione e dualità collegati alla teoria dell'elettromagnetismo e il cambiamento della visione della realtà collegato alla teoria della relatività ristretta. - Capacità di apprendimento - Acquisizione di una buona padronanza dei contenuti fisici e del formalismo matematico dell’elettromagnetismo classico, in modo da poter espandere le proprie conoscenze nel proseguimento degli studi.
- Knowledge and understanding: Understanding of fundamental laws of electricity and magnetism and their application to circuits and generation and propagation of electromagnetic waves. Discussion of the applicability of corpuscular and wave theory of light. Introduction to special relativity. - Applying knowledge and understanding: Analyze problems of average complexity involving electromagnetism and solve them also using calculus. - Communication skills: Understand and be able to discuss, also from a historical perspective, the laws of electromagnetism and discuss the unification and duality aspects of the theory. Be aware of and be able to discuss the cultural impact of the theory of special relativity. - Learning skills: Obtain a good understanding of electromagnetic laws and of their formalism to be able to identify and apply the same techniques in other courses.
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Course
LABORATORIO DI FISICA II
Course ID
MF0717
Academic Year
2024/2025
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
RAMELLO Luciano
CFU
9.0
Teaching duration (hours)
72.0
Individual study time
153.0
SSD
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OBB
Course category
B
Year
2
Period
Annuale
Site
VERCELLI
Grading type
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano.
Italian.
Contenuti/Content Summary
Ottica geometrica e complementi di ottica fisica. Misure spettroscopiche e di assorbimento luminoso. Complementi su circuiti in corrente continua ed alternata e misure elettriche. Filtri RC, LC, RLC. Dispositivi a semiconduttore: diodi, transistor e loro utilizzo circuitale. Uso di multimetri, alimentatori, generatori di segnale e dell'oscilloscopio. Sperimentazioni in laboratorio sui diversi argomenti.
Geometrical optics and complements of physical optics. Spectroscopic and absorbance measurements. Complements on DC and AC circuits and electrical measurements. RC, LC, RLC filters. Semiconductor devices: diodes and transistors and their application to electrical circuits. Use of multimeters, power supply, waveform generator, and oscilloscopes. Laboratory work on these subjects.
Testi di riferimento/Textbooks
G. Cannelli, Metodologie sperimentali in fisica, Terza edizione, EdiSES 2010 – ISBN: 9788879596794; Robert L. Boylestad, Brian A. Olivari, "Introductory Circuit Analysis", 14th edition, Pearson 2022 - ISBN: 0137594119, 9780137594115 Testi indicati per Fisica generale II. Materiale fornito dalla/dal docente.
G. Cannelli, Metodologie sperimentali in fisica, Terza edizione, EdiSES 2010 – ISBN: 9788879596794; Robert L. Boylestad, Brian A. Olivari, "Introductory Circuit Analysis", 14th edition, Pearson 2022 - ISBN: 0137594119, 9780137594115 Textbooks listed for Physics II. Materials provided by the professor.
Obiettivi formativi/Mission
Il corso completa la trattazione dei fenomeni elettromagnetici trattando l'ottica geometrica, interferenza, diffrazione, fenomeni di polarizzazione, i circuiti in corrente alternata, diodi, transistor e semplici circuiti.
The course complements the study of electromagnetism with geometrical optics, interference, diffraction, polarisation, AC circuits and other electronics devices like diodes, transistors, and simple electronic circuits.
Prerequisiti/Required background knowledge
Contenuti di analisi dati dell’insegnamento di “Laboratorio di Fisica I” (primo anno), collegamento con l’insegnamento svolto in parallelo di “Fisica generale II” (primo semestre del secondo anno).
Data analysis topics of the course “Physics Laboratory I” (first year), links with the parallel course “Physics II” (first semester of the second year).
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali su complementi di ottica e circuiti elettrici, esercitazioni in laboratorio di fisica con esperienze di elettromagnetismo, ottica e circuiti elettrici.
Lectures on complements about optics and electrical circuits, laboratory practice with experiments concerning electromagnetism, optics and electrical circuits.
Altre informazioni/Further information
Controllo dell'apprendimento: verrà fatto mediante domande durante le lezioni frontali e le esercitazioni e mediante quiz di autovalutazione proposti sulla piattaforma D.I.R. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
Monitoring the learning process: this will be achieved by posing questions to students during lectures and laboratory practice, and also through quizzes proposed on the D.I.R. platform. Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/services-students-physical-or-learning-disabilities Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Valutazione delle relazioni scritte sulle esperienze di laboratorio. Valutazione sulla tenuta del quaderno di laboratorio. Esame orale sulla fisica delle esperienze e sull’analisi statistica dei dati, discussione delle relazioni.
Evaluation of the written reports on the laboratory practice. Evaluation of the laboratory logbook. Oral examination on the physics principles of the laboratory practice and on the statistical analysis of data, discussion on the written reports.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione - Approfondimento dei risvolti applicativi dell'elettromagnetismo relativi alla propagazione e trasmissione della luce, alla propagazione di corrente continua e alternata, all'utilizzo di resistenze, condensatori ed induttanze in semplici circuiti e all'utilizzo dei più semplici dispositivi a semiconduttore. Sicurezza elettrica. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione - Acquisire la capacità di predisporre un sistema sperimentale ed effettuare semplici misure di ottica. Utilizzo consapevole e corretto di strumenti elettronici come generatori, multimetri e oscilloscopi. Progettazione e realizzazione di semplici circuiti elettrici. - Autonomia di giudizio: Saper valutare la correttezza del metodo utilizzato e dei risultati ottenuti. Valutare la correttezza di una relazione di laboratorio attraverso il metodo della peer-review. - Abilità comunicative - Capacità di organizzare il lavoro di gruppo, capacità di comunicare le procedure sperimentali utilizzate attraverso lo strumento della relazione di laboratorio, capacità di utilizzare tabelle e grafici per comunicare le specifiche di funzionamento di un circuito o componente elettrico. - Capacità di apprendimento - Acquisizione di una buona padronanza dei metodi sperimentali dell’elettromagnetismo, dei circuiti elettrici e dell’ottica, in modo da poter espandere le proprie conoscenze nel proseguimento degli studi.
- Knowledge and understanding: application of electromagnetism to light propagation in physical optics and geometrical optics. DC and AC circuits with resistors, capacitors, inductances, diodes, and transistors. Electrical safety. - Applying knowledge and understanding: the ability to set up an experimental apparatus to perform optical measurements. Use of electronic instruments like generators, multimeters, and oscilloscopes. - Making judgments: evaluate the correctness of the experimental method used and of the consistency of the obtained results. Evaluate the correctness of a laboratory report using the peer-review method. - Communication skills: ability to organise teamwork, ability to report the experimental procedures and the results in a written paper, using tables and charts to detail the specifications of a circuit or electrical component. - Learning skills: use of experimental methods of optics to investigate the behaviour of an optical system. Use the methods of electronics to evaluate or troubleshoot an electrical circuit.
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Course
MATEMATICA III
Course ID
MF0718
Academic Year
2024/2025
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
ACETO LIDIA
CFU
6.0
Teaching duration (hours)
48.0
Individual study time
0.0
SSD
MAT/06 - PROBABILITÀ E STATISTICA MATEMATICA, MAT/08 - ANALISI NUMERICA
Course type
Attività formativa integrata
Course mandatoriety
OBB
Year
2
Period
Primo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Probabilità e Statistica: Introduzione alla teoria della Probabilità e dell'inferenza statistica. Metodi Numerici: aritmetica finita ed analisi dell'errore, risoluzione numerica di sistemi lineari mediante metodi diretti, approssimazione di funzioni, integrazione numerica. Introduzione a Octave.
Probability and Statistic: Introduction to the Theory of Probability and the statistical inference. Numerical Methods: finite arithmetic and error analysis, numerical resolution of linear systems by direct methods, approximations of functions, numerical integration. Introduction to Octave.
Testi di riferimento/Textbooks
Testo consigliato per la parte di Probabilità e Statistica: + Paolo Baldi: Calcolo delle Probabilità e Statistica, McGraw-hill, 1998. + Sheldon M. Ross: Probabilità e Statistica per l'Ingegneria e le Scienze, Apogeo Education - Seconda Edizione 2008 Testi consigliati per la parte di Metodi Numerici: + Appunti del docente caricati sulla piattaforma DIR.
Recommended text for the Probability and Statistic part: + Paolo Baldi: Calcolo delle Probabilità e Statistica, McGraw-hill, 1998. + Sheldon M. Ross: Probabilità e Statistica per l'Ingegneria e le Scienze, Apogeo Education - Seconda Edizione 2008 Recommended texts for the Numerical Methods part: + Notes of the teacher's upload on the IT platform DIR.
Obiettivi formativi/Mission
Avviare la studentessa/lo studente alla teoria e pratica del calcolo delle probabilità con particolare attenzione alle distribuzioni di probabilità notevoli. Introdurre la studentessa/lo studente alle basi della statistica con particolare attenzione alla stima dei parametri e alla verifica delle ipotesi. Fornire conoscenze riguardanti i metodi numerici di base e l'analisi delle loro principali proprietà; sviluppare la capacità della/o studentessa/studente all'utilizzo corretto e consapevole ed alla implementazione su calcolatore degli strumenti matematici introdotti.
Introduce the student to the theory and applications of probability with emphasis on the most important probability distributions. Introduce the student to the basic elements of statistics with emphasis on parameter estimation and hypothesis testing. Provide knowledge about basic numerical methods and the analysis of their main properties; develop the student's ability to correctly and consciously use and implement on the computer the mathematical tools introduced.
Prerequisiti/Required background knowledge
Probabilità e Statistica: Calcolo differenziale e integrale in una e più variabili. Metodi Numerici: Conoscenza delle nozioni fondamentali fornite durante corsi matematica. In maggior dettaglio: funzioni e successioni, limiti, calcolo differenziale in una variabili, sviluppi di Taylor, calcolo integrale in una variabile. Spazi vettoriali, sistemi lineari, algebra delle matrici.
Probability and Statistic: Differential and integral calculus in one dimension and more. Numerical Methods: The knowledge of the main notions provided during a basic course of Mathematics is required. In more details: Functions and sequences, Limits, Differential calculus, Taylor expansion, Integral calculus in one variable. Vector spaces, Linear systems, Matrix algebra.
Metodi didattici/Teaching methods
La didattica si svolgerà mediante lezioni frontali alla lavagna. Oltre alle lezioni teoriche verranno svolti esercizi in aula da parte del docente con il coinvolgimento attivo delle/degli studentesse/studenti per approfondire gli argomenti trattati durante le lezioni teoriche. I concetti oggetto del corso verranno discussi collegialmente in aula e applicati direttamente durante le esercitazioni in aula per stimolare nelle/negli studentesse/studenti il senso critico e l’autonomia di giudizio.
Teaching will take place through lectures on the blackboard. In addition to the theoretical lessons, classroom exercises will be carried out by the teacher with the active involvement of the students to deepen the topics covered during the theoretical lessons. The concepts covered by the course will come stimulate collegially in the classroom and applied directly during classroom exercises for students' critical sense and autonomy of judgment.
Altre informazioni/Further information
Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studentidisabili-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the __Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/servicesstudents-physical-or-learning-disabilities. Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L'esame si compone di due prove orali, una per ciascun modulo. Le prove orali verteranno su tutto il programma svolto a lezione e potrebbero prevedere anche lo svolgimento di un esercizio. Alla/o studentessa/studente è assicurata la possibilità di sostenere separatamente i due moduli dell'esame (ovvero "Probabilità e Statistica" e "Metodi Numerici"). Tuttavia, viene registrato un unico voto per i due insegnamenti di "Probabilità e Statistica" e "Metodi Numerici", che verrà assegnato a partire dalla media arrotondata per eccesso dei due voti ottenuti a seguito di una valutazione collegiale della/o studentessa/studente. I risultati dell’esame mettono in luce il grado di comprensione dei concetti teorici e la capacità di utilizzarli per risolvere nuovi problemi.
The exam consists of two oral examinations, one for each module. The oral examinations will focus on the entire program covered in class and might also include an exercise. The student is guaranteed the possibility of taking the two modules of the exam separately (i.e. "Probability and Statistics" and "Numerical Methods"). However, a single mark is recorded for the two courses of "Probability and Statistics" and "Numerical Methods", which will be assigned starting from the average rounded up of the two marks obtained by a collegial evaluation of the student. The exam results highlight the degree of understanding of theoretical concepts and the ability to use them to solve new problems.
Programma esteso/Content
PROBABILITÀ E STATISTICA: - Elementi di probabilità: assiomi fondamentali, spazi equiprobabili e calcolo combinatorio, probabilità condizionata, teorema di Bayes - Variabili aleatorie: variabili discrete e continue, variabili aleatorie notevoli, variabili indipendenti, valore atteso - Teoremi limite: legge dei grandi numeri, teorema del limite centrale - Statistica inferenziale di base: statistiche campionarie, stimatori di massima verosomiglianza, verifica delle ipotesi METODI NUMERICI: ANALISI DELL'ERRORE: errore assoluto ed errore relativo. Tipologie di errore. Numeri di macchina. Rappresentazione mediante troncamento ed arrotondamento. Precisione di macchina. Overflow ed Underflow. Aritmetica finita. Condizionamento di un problema. Condizionamento delle quattro operazioni algebriche fondamentali; RISOLUZIONE DI SISTEMI LINEARI: Casi semplici. Fattorizzazione LU: esistenza, unicità e costo computazionale. Pivoting. Condizionamento del problema. Sistemi lineari sovradeterminati: soluzione nel senso dei minimi quadrati, metodo delle equazioni normali e cenni sul metodo basato sulla fattorizzazione QR. APPROSSIMAZIONE DI FUNZIONI: Interpolazione polinomiale: esistenza ed unicità del polinomio interpolante. Forma di Lagrange. Cenni sulla analisi dell'errore. Il metodo dei minimi quadrati nel discreto. INTEGRAZIONE NUMERICA: Formule di quadratura di tipo interpolatorio. Formule di Newton-Cotes: il metodo dei trapezi ed il metodo di Simpson semplici. Analisi dell'errore. Grado di precisione di una formula di quadratura. Analisi del condizionamento di un integrale definito e di una formula di quadratura. Metodo dei trapezi e di Simpson compositi e relativa analisi dell'errore. AMBIENTE DI CALCOLO OCTAVE: Definizione di variabili scalari, vettori e matrici. Tipo di una variabile. Operatore due punti. Sottovettori e sottomatrici. Operatori aritmetici, relazionali e logici. Espressioni. Principali funzioni built-in. M-files di tipo script. Comandi per l'input e l'output dei dati. Comandi per il controllo del flusso di esecuzione. M-files di tipo function: parametri di input e di output. Principali comandi per la grafica in 2D.
PROBABILITY AND STATISTIC: - Basic probability theory: fundamental axioms, space with equally likely outcomes and combinatorics, conditional probability, Bayes' formula - Random variables: discrete and continuous variables, most relevant variables, independent variables, expected value - Limit theorems: law of large numbers, central limit theorem - Basic inferential statistics: sample statistics, maximum likelihood estimators, hypothesis testing NUMERICAL METHODS: The course provides notions on error analysis, finite precision number system and arithmetic, efficient methods for the solution of systems of linear. The course also approaches the main issues related to function approximation and numerical integration. Finally, the use of the OCTAVE software from the command window and by using M-files is presented.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione: studio delle basi teoriche (teoremi, definizioni) delle tecniche statistiche e numeriche e studio delle loro applicazioni. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione: piena capacità di applicazione delle tecniche di calcolo e di analisi fornite dal corso. Sviluppo di software necessario, uso dei metodi automatico di calcolo già disponibili e implementazione di nuovi algoritmi. - Abilità comunicative: essere capaci di fornire in modo orale i dettagli del calcolo e dei risultati dell’applicazione dei metodi al problema. Capacità di comunicare le procedure di calcolo tramite l’analisi dettagliata degli stadi di un calcolo sia manuale che automatico tramite l’implementazione di software. - Capacità di apprendimento: acquisizione di una buona padronanza dei metodi statistico-probabilistici e numerici, in modo da poter espandere le proprie conoscenze nel proseguimento degli studi.
- Knowledge and understanding: a study of the theoretical foundations (theorems, definitions) of statistical and numerical techniques and study of their applications. - Applying knowledge and understanding: full ability to apply the calculation and analysis techniques provided by the course. Development of necessary software, use of already available automatic calculation methods, and implementation of new algorithms. - Communication skills: be able to provide both orally the details of the calculation and the results of applying the methods to the problem. Ability to communicate calculation procedures through the detailed analysis of the stages of both manual and automatic calculation through the implementation of software. - Learning skills: acquisition of a good mastery of statistical-probabilistic and numerical methods, in order to be able to expand one's knowledge in the continuation of the studies.
Modules
Course ID Course SSD Teachers Agenda web
MF0719MATEMATICA III: PROBABILITÀ E STATISTICA MAT/06 - PROBABILITÀ E STATISTICA MATEMATICA Zamparo Marco
MF0720MATEMATICA III: METODI NUMERICI MAT/08 - ANALISI NUMERICA Aceto Lidia
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Course
MATEMATICA III: PROBABILITÀ E STATISTICA
Course ID
MF0719
Academic Year
2024/2025
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
ZAMPARO MARCO
Teachers
CFU
3.0
Teaching duration (hours)
24.0
Individual study time
51.0
SSD
MAT/06 - PROBABILITÀ E STATISTICA MATEMATICA
Course type
Modulo di sola Frequenza
Course mandatoriety
OBB
Course category
C
Year
2
Period
Primo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
G
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano
Italian
Contenuti/Content Summary
Introduzione alla teoria della probabilità e dell'inferenza statistica
Introduction to the theory of probability and statistical inference
Testi di riferimento/Textbooks
- Paolo Baldi: calcolo delle probabilità e statistica, McGraw-Hill 1998 - Sheldon M. Ross: Probabilità e Statistica per l'Ingegneria e le Scienze, Apogeo Education - Seconda Edizione 2008
- Paolo Baldi: calcolo delle probabilità e statistica, McGraw-Hill 1998 - Sheldon M. Ross: Probabilità e Statistica per l'Ingegneria e le Scienze, Apogeo Education - Seconda Edizione 2008
Obiettivi formativi/Mission
Avviare la studentessa/lo studente alla teoria e pratica del calcolo delle probabilità con particolare attenzione alle distribuzioni di probabilità notevoli. Introdurre la studentessa/lo studente alle basi della statistica con particolare attenzione alla stima dei parametri e alla verifica delle ipotesi
Introduce the student to the theory and applications of probability with emphasis on the most important probability distributions. Introduce the student to the basic elements of statistics with emphasis on parameter estimation and hypothesis testing
Prerequisiti/Required background knowledge
Calcolo differenziale e integrale in una e più variabili
Differential and integral calculus in one dimension and more
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali ed esercitazioni
Class lectures with exercises
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L'esame consta di una prova orale, durante la quale viene proposto anche un esercizio di calcolo delle probabilità
The exam consists of an oral examination, during which an exercise of probability is also proposed
Programma esteso/Content
- Elementi di probabilità: assiomi fondamentali, spazi equiprobabili e calcolo combinatorio, probabilità condizionata, teorema di Bayes - Variabili aleatorie: variabili discrete e continue, variabili aleatorie notevoli, variabili indipendenti, valore atteso - Teoremi limite: legge dei grandi numeri, teorema del limite centrale - Statistica inferenziale di base: statistiche campionarie, stimatori di massima verosomiglianza, verifica delle ipotesi
- Basic probability theory: fundamental axioms, space with equally likely outcomes and combinatorics, conditional probability, Bayes' formula - Random variables: discrete and continuous variables, most relevant variables, independent variables, expected value - Limit theorems: law of large numbers, central limit theorem - Basic inferential statistics: sample statistics, maximum likelihood estimators, hypothesis testing
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza della teoria elementare della probabilità e della statistica. Capacità di elaborare semplici modelli per la descrizione dei dati e di calibrarne i parametri
Knowledge of elementary probability theory and statistics. Ability to propose simple models for data description and to infer their parameters
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Course
MATEMATICA III: METODI NUMERICI
Course ID
MF0720
Academic Year
2024/2025
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
ACETO LIDIA
Teachers
CFU
3.0
Teaching duration (hours)
24.0
Individual study time
51.0
SSD
MAT/08 - ANALISI NUMERICA
Course type
Modulo di sola Frequenza
Course mandatoriety
OBB
Course category
C
Year
2
Period
Primo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
G
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso fornisce nozioni sull'analisi degli errori, l'aritmetica di macchina, metodi efficienti per la soluzione di sistemi di equazioni lineari. Il corso affronta anche le principali questioni relative all'approssimazione delle funzioni e all'integrazione numerica.
The course provides notions on error analysis, finite precision number system and arithmetic, efficient methods for the solution of systems of linear equation. The course also approaches the main issues related to function approximation and numerical integration.
Testi di riferimento/Textbooks
Appunti del docente caricati sulla piattaforma DIR.
Teacher's notes available on the DIR IT platform.
Obiettivi formativi/Mission
L'insegnamento si propone di fornire alle studentesse e agli studenti la conoscenza dei metodi numerici di base e la analisi delle loro principali proprietà. Scopo dell'insegnamento è che le/gli studentesse/studenti acquisiscano e sappiano utilizzare un linguaggio matematico appropriato in relazione agli argomenti trattati nel corso e che sviluppino la capacità di utilizzare in maniera corretta e consapevole le nozioni imparate. Obiettivo formativo dell’insegnamento è quello di sviluppare la capacità di implementare su calcolatore gli strumenti matematici introdotti a lezione. In particolare, la/lo studentessa/studente sarà in grado di valutare uno schema numerico sia dal punto di vista dell'accuratezza dell'approssimazione che fornisce sia dal costo computazionale della sua implementazione.
The student who successfully completes the course will be able to demonstrate a solid knowledge of the basic topics of numerical calculus. In particular, he/she will be able to evaluate a numerical scheme from both the point of views of the accuracy of the approximation it provides and the computational cost of its implementation.
Prerequisiti/Required background knowledge
Conoscenza delle nozioni fondamentali fornite durante corsi matematica. In maggior dettaglio: funzioni e successioni, limiti, calcolo differenziale in una variabili, sviluppi di Taylor, calcolo integrale in una variabile. Spazi vettoriali, sistemi lineari, algebra delle matrici.
The knowledge of the main notions provided during a basic course of Mathematics is required. In more details: Functions and sequences, Limits, Differential calculus, Taylor expansion, Integral calculus in one variable. Vector spaces, Linear systems, Matrix algebra.
Metodi didattici/Teaching methods
La didattica si svolgerà mediante lezioni frontali alla lavagna ed esercitazioni in laboratorio informatico. Oltre alle lezioni teoriche verranno svolte esercitazioni in laboratorio informatico da parte del docente con il coinvolgimento attivo delle/degli studentesse/studenti per approfondire gli argomenti trattati durante le lezioni teoriche. I concetti oggetto del corso verranno discussi collegialmente in aula e applicati direttamente durante le esercitazioni in laboratorio per stimolare nelle/negli studentesse/studenti il senso critico e l’autonomia di giudizio. Frequenza: consigliata
Teaching will take place through lectures on the blackboard and exercises in the computer lab. In addition to the theoretical lessons, the teacher will carry out exercises in the computer lab with the active involvement of the students to deepen the topics covered during the theoretical lessons. The concepts covered by the course will be discussed collegially in the classroom and applied directly during laboratory exercises to stimulate students' critical sense and autonomy of judgment. Attendance: Advised
Altre informazioni/Further information
Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studentidisabili-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the __Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/servicesstudents-physical-or-learning-disabilities. Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Prova orale sugli argomenti trattati durante le lezioni teoriche e pratiche (laboratorio informatico). Durante la prova orale la/lo studentessa/studente dovrà dimostrare di aver acquisito conoscenze sui contenuti del corso utilizzando strumenti e terminologia appropriata.
Oral exam on the topics covered during the theoretical and practical lessons (computer lab). During the oral exam, the student must be able to demonstrate his/her knowledge of the main course contents using the appropriate terminology. He/She must also demonstrate ability of putting into practice, with critical awareness, some of the activities carried out in laboratory during the course.
Programma esteso/Content
ANALISI DELL'ERRORE: errore assoluto ed errore relativo. Tipologie di errore. Numeri di macchina. Rappresentazione mediante troncamento ed arrotondamento. Precisione di macchina. Overflow ed Underflow. Aritmetica finita. Condizionamento di un problema. Condizionamento delle quattro operazioni algebriche fondamentali; RISOLUZIONE DI SISTEMI LINEARI: Casi semplici. Fattorizzazione LU: esistenza, unicità e costo computazionale. Pivoting. Condizionamento del problema. Sistemi lineari sovradeterminati: soluzione nel senso dei minimi quadrati, metodo delle equazioni normali e cenni sul metodo basato sulla fattorizzazione QR. APPROSSIMAZIONE DI FUNZIONI: Interpolazione polinomiale: esistenza ed unicità del polinomio interpolante. Forma di Lagrange. Cenni sulla analisi dell'errore. Il metodo dei minimi quadrati nel discreto. INTEGRAZIONE NUMERICA: Formule di quadratura di tipo interpolatorio. Formule di Newton-Cotes: il metodo dei trapezi ed il metodo di Simpson semplici. Analisi dell'errore. Grado di precisione di una formula di quadratura. Analisi del condizionamento di un integrale definito e di una formula di quadratura. Metodo dei trapezi e di Simpson compositi e relativa analisi dell'errore. AMBIENTE DI CALCOLO OCTAVE: Definizione di variabili scalari, vettori e matrici. Tipo di una variabile. Operatore due punti. Sottovettori e sottomatrici. Operatori aritmetici, relazionali e logici. Espressioni. Principali funzioni built-in. M-files di tipo script. Comandi per l'input e l'output dei dati. Comandi per il controllo del flusso di esecuzione. M-files di tipo function: parametri di input e di output. Principali comandi per la grafica in 2D.
The course provides notions on error analysis, finite precision number system and arithmetic, efficient methods for the solution of systems of linear. The course also approaches the main issues related to function approximation and numerical integration. Finally, the use of the OCTAVE software from the command window and by using M-files is presented.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Al termine del corso la/lo studentessa/studente dovrà aver acquisito le tecniche di base per lo sviluppo di metodi numerici e lo studio delle loro principali proprietà. La/lo studentessa/studente dovrà essere in grado di saper individuare i metodi più appropriati per la risoluzione di alcuni specifici problemi numerici anche in rapporto all'accuratezza richiesta ed alle risorse di calcolo a disposizione. Dovrà quindi essere in grado di passare dallo sviluppo ed analisi dei metodi alla loro implementazione, al loro utilizzo ed ai relativi test di correttezza ed accuratezza. La/lo studentessa/studente, sulla base dell'analisi dei metodi studiati, dovrà essere in grado di fornire una valutazione di pro e contro di ciascun metodo in modo da effettuare scelte consapevoli nella risoluzione dei problemi. Dovrà inoltre essere in grado di valutare la bontà dei risultati forniti dalle prove numeriche effettuate per mezzo dei codici presentati dal docente in aula o realizzati dalla/o studentessa/studente stessa/o. La/lo studentessa/studente dovrà acquisire la capacità di descrivere, per ciascun problema studiato, la natura del problema stesso, le difficoltà nella sua risoluzione al calcolatore e le modalità con cui tali difficoltà sono affrontate. Dovrà inoltre acquisire la capacità di presentare in maniera efficace i risultati delle proprie esperienze numeriche. Sulla base dei problemi, dei metodi studiati e della loro analisi, la/lo studentessa/studente dovrà acquisire la capacità di elaborare in proprio strategie risolutive da applicare a nuovi problemi.
At the end of the course the student must have acquired the basic techniques for the development of numerical methods and the study of their main properties. The student must be able to identify the most appropriate methods for solving some specific numerical problems also in relation to the required accuracy and the available computing resources. He/she must therefore be able to pass from the development and analysis of the methods to their implementation, their use and the related correctness and accuracy tests. The student, on the basis of the analysis of the methods studied, must be able to provide an evaluation of the pros and cons of each method in order to make informed choices in solving problems. The student must also be able to evaluate the quality of the results provided by the numerical tests carried out by means of the codes presented by the teacher in the classroom or made by the student himself. The student will have to acquire the ability to describe, for each problem studied, the nature of the problem itself, the difficulties in solving it on the computer and the ways in which these difficulties are faced. He/she will also have to acquire the ability to effectively present the results of his/her numerical experiences. On the basis of the problems, the methods studied and their analysis, the student will have to acquire the ability to independently develop solution strategies to be applied to new problems.
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Course
METODI E MODELLI MATEMATICI PER LE SCIENZE APPLICATE
Course ID
MF0722
Academic Year
2024/2025
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
ASCHIERI Paolo Maria
CFU
6.0
Teaching duration (hours)
48.0
Individual study time
102.0
SSD
FIS/02 - FISICA TEORICA, MODELLI E METODI MATEMATICI
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OBB
Course category
B
Year
2
Period
Primo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Elementi di Meccanica Razionale. Analisi armonica: serie di Fourier, trasformate di Fourier e Laplace. Spazi di funzioni e funzioni generalizzate. Applicazioni alle equazioni alle derivate parziali della fisica classica.
Elements of Rational Mechanics. Harmonic analysis: Fourier series, Fourier transform and Laplace transform. Functional spaces and generalized functions. Applications to some classical differential equations of physics.
Testi di riferimento/Textbooks
C. Bernardini, O. Ragnisco, P.M. Santini: Metodi Matematici della Fisica, La Nuova Italia Scientifica; O. Luongo, S. Mancini: Introduzione ai Metodi matematici delle Scienze fisiche, MC Graw Hill 2022; N. Zanghì: Appunti di Metodi Matematici per la Fisica https://www.ge.infn.it/~zanghi/metodi/ZUL.pdf M. Bramanti, C.D. Pagani, S. Salsa: Analisi matematica 2, Zanichelli
C. Bernardini, O. Ragnisco, P.M. Santini: Metodi Matematici della Fisica, La Nuova Italia Scientifica; O. Luongo, S. Mancini: Introduzione ai Metodi matematici delle Scienze fisiche, MC Graw Hill 2022; N. Zanghì Appunti di Metodi Matematici per la Fisica https://www.ge.infn.it/~zanghi/metodi/ZUL.pdf M. Bramanti, C.D. Pagani, S. Salsa: Analisi matematica 2, Zanichelli
Obiettivi formativi/Mission
Acquisire alcuni strumenti matematici ampiamente utilizzati in Fisica, integrandoli con le competenze sviluppate nei precedenti corsi di matematica. Capacita' di lettura e comprensione di testi differenziando concetti di base e definizioni dalle conseguenze, spesso articolate in teoremi, sapendo distinguere ipotesi da tesi e dimostrazione. Abilità nell’ uso del relativo linguaggio matematico nell'esposizione scritta e orale. Capacità logiche e deduttive che permettano di argomentare scientificamente, ovvero spiegare e mettere in relazione, tipicamente nello svolgimento di problemi, i diversi temi e tecniche trattati a lezione. Capacità analitiche nel risolvere i problemi individuando i punti salienti e applicando consapevolmente le conoscenze acquisite.
Acquire some mathematical methods frequently used in physics and integrate them with the skills developped in the previous courses in mathematics. Ability in text reading and understanding disentangling basic concepts and definitions from the follow up consequences, frequently organized as theorems. Ability in recognising hypothesis, thesis and proofs in theorems. Good command of the technical language both written and oral. Good command of the logic and deductive skills that allow for scientific reasoning, i.e. that allow, especially during problem solving, for explanations of and relations between the different themes and techniques presented in the course. Analytic skills in problem solving, by pointing out the key issues and by knowingly applying the acquired techniques.
Prerequisiti/Required background knowledge
Le attività formative in matematica svolte nei quadrimestri precedenti
The mathematics courses of the previous year
Metodi didattici/Teaching methods
Didattica frontale in aula, con esercitazioni in itinere. La didattica frontale complementa i libri di testo: la presentazione degli argomenti avviene tramite una narrativa che esalta i concetti e la loro concatenazione logica, e svaluta lo sforzo puramente mnemonico. Sono così naturalmente richiamati metodi e nozioni di matematica e geometria dati come prerequisiti, che vengono contestualizzati al fine di una visione organica e integrata dei nuovi concetti e metodi con i precedenti (es. numeri complessi e vettori). Si predilige un approccio sperimentale alla risouzione dei problemi favorendo la ricerca di diverse strade per la loro soluzione. Tali percorsi vengono poi saggiati e valutati per la loro adeguatezza. Si insiste su verifiche del metodo scelto e del risultato ottenuto tramite la costruzione di sottocasi di immediata risoluzione. Vengono proposti e fortemente consigliati esercizi da svolgere a casa.
Blackboard teaching, theory and exercise sessions. The blackboard teaching complements the textbooks: topics are presented developping and relating different key concepts, and underplaying learning by heart. Methods and concepts given as prerequisites are thus naturally recalled and are contextualized. This brings to a view on the new concepts and methods that is integrated and organic with the previous notions (ex. complex numbers and vectors). We favour an experimental approach to problem solving, based on trial and error. Checks on the correctness of results are encouraged and created by considering trivial subcases of the problems at hand. Homework exercises are proposed and highly recommended.
Altre informazioni/Further information
TEMPI DI STUDIO Il tempo necessario per preparare l'esame varia notevolmente a seconda della solidita' delle conoscenze matematiche date come prerequisiti e che sono imprescindibili. CONTROLLO DELL’APPRENDIMENTO Durante ogni lezione viene ripresa la lezione precedente anche mediante domande e talvolta lo svolgimento di esercizi dati in precedenza per casa. Lo studente ed il docente hanno cosi' modo di valutare il progressi nell' apprendimento in itinere. Vedasi inoltre la sezione: Modalita' di verifica dell'apprendimento. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati, rivolgendosi allo "Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti" e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa. Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
TIME REQUIRED The amount of time required to successfully pass the exam is highly dependent upon the soundness of the mathematical knowledge acquired during the previous years. LEARNING CHECKS During every lesson the preceding one is recalled and summarized also through questions and sometimes the explanation of take home problems previously assigned. Students and teacher have therefore the possibility to assess the progresses in the learning process during the teaching of the course. See also the section: Modalita' di verifica dell'apprendimento. Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the "Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti", consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/services-students-physical-or-learning-disabilities. Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Verifica scritta. A seguire esame orale. Durante il corso vi potranno essere scritti a sorpresa (esoneri) per un massimo di 4/30 che si sommano allo scritto ed orale che valgono 30/30. Lo scritto dura circa due ore, e' composto da una prima parte (6/30) di 6 domande (da consegnarsi dopo 30 minuti) volte a verificare un livello minimo di studio e abitudine al ragionamento matematico. Condizione necessaria per superare l'esame e' totalizzare almeno 4 punti su 6 di questa prima parte. La seconda parte (24/30) e' composta da 5-6 esercizi piu' complessi e lunghi. L'orale verte sulle criticita' dello scritto, e sulle capacita' logiche, analitiche e deduttive, valutate mediante esposizione e colloquio con il docente.
Written exam. Oral exam right after. There will be possible unexpected written exams during the course that can total up to 4/30 and sum up to the final written and oral exam that total up to 30/30. The written final exam lasts about two hours; a first part (6/30) of 6 questions (to be handed in after 30 minutes) is in order to check a minimum level of sudy and acquaintance with mathematical reasoning. Necessary condition to pass the exam is that of totalizing at least 4 out of the 6 points of this first part. The second part (24/30) is a set of 5-7 longer and more complex exercises. The oral part of the exam concerns the critical issues emerged in the written exam, and the logic analytic and deductive skills assessed by listening to the student presentation and the student ability to dialogue with the teacher.
Programma esteso/Content
Meccanica Razionale. Elementi di geometria differenziale. Formalismo Lagrangiano, simmetrie e leggi di conservazione. Formalismo Hamiltoniano e trasformazioni canoniche. Spazi di funzioni. Serie di Fourier. Trasformate di Fourier e di Laplace. Funzioni generalizzate e delta di Dirac. Analisi di Fourier di funzioni generalizzate. Applicazioni alle equazioni alle derivate parziali.
Rational Mechanics. Lagrangian formalism. Symmetries and conservaiton laws. Hamiltonian formalism and canonical transformations. Function spaces. Fourier series. Fourier and Laplace transform. Generalized functions and Dirac delta function. Fourier analysis of generalized functions. Applications to partial differential equations.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza del materiale trattato a lezione e del linguaggio usato, incluse le definizioni e gli enunciati dei teoremi. Integrazione delle conoscenze specifiche del corso con quelle di matematica degli anni precedenti. Capacita' deduttive, sia nel riprodurre qualche dimostrazione illustrata a lezione, sia nella risoluzione di esercizi. Familiarita' con il materiale del corso come descritto in almeno uno dei libri di testo consigliati. Capacita' di comprensione e corretta impostazione dei problemi ed esercizi relativi al corso. Abilita' di risoluzione degli stessi sapendo valutare quali sono le nozioni teoriche rilevanti, applicandole opportunamente e sapendo verificare la correttezza dei risultati raggiunti (es. serie di Fourier di una funzione ed effettiva approssimazione tramite i primi termini). Vedasi anche i risultati di apprendimento attesi descritti nella sezione Obiettivi Formativi.
Knowledge of the topics exposed in class and of the language used, including definitions and statements of the theorems. Integration of the topics of the course with the mathematics topics of the previous years. Ability to reproduce proofs exposed in class and to argue by deduction also in the resolution of exercises. Ability to use and consult at least one of the reference textbooks. Ability in understanding proposed exercises and in devising methods of solutions. Ability in performing independent checks of the correctness of the solutions obtained (ex. Fourier series of a function and its first approximating terms). See also the "Risultati di apprendimento attesi" described in the section "Obiettivi Formativi".
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Course
STRUTTURA DELLA MATERIA, MECCANICA STATISTICA E LABORATORIO
Course ID
MF0723
Academic Year
2024/2025
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
GRASSI PIETRO
CFU
12.0
Teaching duration (hours)
96.0
Individual study time
204.0
SSD
FIS/03 - FISICA DELLA MATERIA
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OBB
Course category
B
Year
2
Period
Secondo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Richiami di Fisica Generale e Termodinamica. Introduzione alla meccanica statistica. Meccanica statistica quantistica. Applicazioni alla Fisica Atomica, alla Fisica Molecolare e allo Fisica dello Stato Solido.
Recalls of General Physics and Thermodynamics. Introduction to statistical mechanics. Quantum statistical mechanics. Applications to Atomic Physics, Molecular Physics and to Solid State Physics.
Testi di riferimento/Textbooks
- Ashcroft-Mermin, Solid State Physics, Saunders College Publishing (1976). - Kittel, Introduzione alla fisica dello stato solido, Bollati Boringhieri (1971). - Huang, Statistical Mechanics, Wiley, (1991) - Zemansky, Calore e Temperatura, Zanichelli (1980) - Chandler, Introduction to Statistical Mechanics, Oxford Univ. Press (1981)
- Ashcroft-Mermin, Solid State Physics, Saunders College Publishing (1976). - Kittel, Introduzione alla fisica dello stato solido, Bollati Boringhieri (1971). - Huang, Statistical Mechanics, Wiley, (1991) - Zemansky, Calore e Temperatura, Zanichelli (1980) - Chandler, Introduction to Statistical Mechanics, Oxford Univ. Press (1981)
Obiettivi formativi/Mission
Fornire conoscenze riguardanti i principi fondamentali di base della meccanica statistica e della fisica della materia, i principali risultati, gli aspetti rilevanti per la fisica atomica e per la scienza dei materiali. Sia da un punto di matematico fisico e applicativo.
Provide the fundamental principles of statistical mechanics and the physics of condensed matter, the most relevant results for atomic physics, and the science of materials. From mathematical, physical, and from the point of view of several important applications.
Prerequisiti/Required background knowledge
Corsi di Matematica I, II, III. Corsi Fisica I, II.
Matematica I,II, III and Physics I, II.
Metodi didattici/Teaching methods
Insegnamento frontale alla lavagna e/o con supporto informatico. Esercitazioni e problemi alla lavagna, discussione collegiale di esercizi assegnati. Serie di esercizi tramite piattaforma DIR e lettura di un articolo scientifico collegiale su argomenti del corso.
Frontal blackboard and/or computer-aided teaching. Blackboard exercises and problems, collegial discussion of assigned exercises. Series of exercises via DIR platform and reading of a collegial scientific paper on course topics.
Altre informazioni/Further information
Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti- disabili-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/services- students-physical-or-learning-disabilities Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
La valutazione finale si baserà su una prova scritta ed una discussione orale. La prova scritta consisterà nella risoluzione di 3-4 esercizi simili a quelli svolti a lezione e utili per capire il grado di conoscenza e le abilità raggiunti dalla studentessa e dallo studente nell’esecuzione di esercizi. La discussione orale servirà a determinare la consapevolezza di quanto fatto durante la prova scritta e a valutare il grado di conoscenza degli aspetti teorici e le capacità ad esprimerli in maniera articolata. Per superare la prova la studentessa o lo studente dovrà dimostrare di conoscere ed aver compreso i concetti di base e la loro applicazione alla risoluzione di problemi. L’eccellenza viene raggiunta se la prova scritta risulta perfetta, dando prova di aver raggiunto un livello di conoscenza e abilità adeguato su tutto il programma del corso e dando prova di saper esporre in modo chiaro tutti gli argomenti richiesti durante la prova orale. Il livello di difficoltà corrisponde al programma svolto e ai testi di riferimento indicati.
The final assessment will be based on a written test and an oral discussion. The written test will consist of solving 3-4 exercises similar to those done in class and useful for understanding the degree of knowledge and skills achieved by the student in performing exercises. The oral discussion will be used to determine the student's awareness of what was done during the written test and to assess the degree of knowledge of theoretical aspects and the ability to express them in an articulate manner. To pass the test, the student must demonstrate knowledge and understanding of the basic concepts and their application to problem solving. Excellence is achieved if the written test is perfect, demonstrating an adequate level of knowledge and skill on the entire course syllabus and demonstrating the ability to expound clearly on all the topics required during the oral test. The level of difficulty corresponds to the syllabus given and the reference texts indicated.
Programma esteso/Content
0 - Richiami di meccanica e termodinamica dai corsi di fisica I e fisica II. 1 - Introduzione alle meccanica statistica e delle variabili statistiche. 2 - Meccanica statistica classica: gli ensembles di Gibbs. L'insieme microcanonico: Collegamento con la termodinamica. Formula dell'entropia. Esempi e applicazioni dell'insieme microcanonico. Paradosso di Gibbs e sua risoluzione. L'insieme canonico: Funzione di partizione ed energia libera di Helmoltz. Esempi ed applicazioni dell'insieme canonico. Teorema di Nernst. L'insieme gran-canonico: La funzione di partizione gran-canonica. Esempi ed applicazioni dell'insieme gran-canonico. 3 - Introduzione alla meccanica statistica quantistica. La matrice densità. Esempi ed applicazioni per sistemi ad una particella. La matrice densità dell'oscillatore armonico. Sistemi di particelle identiche: Statistica di Bose-Einstein e di Fermi-Dirac. La matrice densità per N particelle libere. I gas ideali quantistici. 4 - Fisica atomica: Fisica degli atomi a molti elettroni - Atomo di elio e metodi di approssimazione a elettroni indipendenti Sistema periodico degli elementi 5 - Fisica molecolare: Approssimazione di Born-Oppenheimer. Molecola ione-idrogeno e metodo degli orbitali molecolari. Legame ionico. Molecole biatomiche e poliatomiche. Ibridizzazione. 6- Fisica dello stato solido: Struttura periodica dei cristalli e reticolo reciproco. Diffrazione. Struttura a bande. Elettrone libero e conducibilita' elettrica nei solidi.
0 - Recalls of mechanics and thermodynamics from physics I and physics II courses. 1 - Introduction to statistical mechanics and statistical variables. 2 - Classical statistical mechanics: the Gibbs ensembles. The microcanonical ensemble: Connection with thermodynamics. Entropy formula. Examples and applications of the microcanonical ensemble. Gibbs' paradox and its resolution. The canonical set: Partition function and Helmoltz free energy. Examples and applications of the canonical set. Nernst's theorem. The gran-canonical set: The gran-canonical partition function. Examples and applications of the gran-canonical set. 3 - Introduction to quantum statistical mechanics. The density matrix. Examples and applications for one-particle systems. The density matrix of the harmonic oscillator. Systems of identical particles: Bose-Einstein and Fermi-Dirac statistics. The density matrix for N free particles. Quantum ideal gases. 4 - Atomic physics: Physics of many-electron atoms -. Helium atom and independent electron approximation methods Periodic system of the elements 5 - Molecular Physics: Born-Oppenheimer approximation. Ion-hydrogen molecule and method of molecular orbitals. Ionic bonding. Diatomic and polyatomic molecules. Hybridization. 6- Solid state physics: Periodic crystal structure and reciprocal lattice. Diffraction. Banded structure. Free electron and electrical conductivity in solids.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione - Studio delle basi teoriche (teoremi, definizioni) delle tecniche statistiche e studio della applicazione alla struttura della materia. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione - Trasferimento dal contesto teorico a contesto pratico dell’applicazione delle tecniche apprese nell’ambito dei settori fisici interessati dalla presente laurea (energia per l’ambiente, fisica della salute, comunicazione della fisica). - Abilità comunicative - Essere capaci di fornire in modo sia orale sia scritto i dettagli del calcolo e dei risultati dell’applicazione dei metodi a problemi di meccanica statistica. - Capacità di apprendimento - Acquisizione di una buona padronanza dei metodi della meccanica statistica, in modo da poter espandere le proprie conoscenze nel proseguimento degli studi.
- Knowledge and understanding: acquisition of the theoretical basis of Statistical Mechanics and of Condensed Matter and its various applications to study different states of matter. - Applying knowledge and understanding: Full ability to apply the computation techniques of statistical mechanics in the physical questions involved in the present degree courses (physics of energy, health and medicine physics, communication of physics). - Communicative Skills: Being able to provide either written or oral details of the computation and of the results for the statistical mechanics' problems. - Learning skills: the student will have to acquire a certain mastery in basic statistical mechanics, the use of advanced mathematical tools to expand their knowledge for advanced courses. Statistical mechanics has a deep root in several modern applications of probability theory and multi-agent models.
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Course
MECCANICA QUANTISTICA
Course ID
MF0721
Academic Year
2024/2025
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
LERDA Alberto
Teachers
CFU
9.0
Teaching duration (hours)
72.0
Individual study time
153.0
SSD
FIS/02 - FISICA TEORICA, MODELLI E METODI MATEMATICI
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OBB
Course category
B
Year
2
Period
Secondo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Basi critiche della meccanica quantistica. Definizione di stato quantistico, definizione degli operatori e delle osservabili. Formulazione dei sistemi quantistici elementari, risoluzione dei problemi. Evoluzione degli stati quantistici, metodi perturbativi. Applicazioni ai sistemi atomici e nucleari. Applicazioni moderne alla computazione quantistica.
Critical Basis of quantum mechanics. Definition of a quantum state, the definition of operators and observables. Formulation of elementary quantum systems. Evolution of quantum systems, perturbative methods. Application to atomic and nuclear systems. Application to quantum computations: both from the hardware point of view and theory point of view.
Testi di riferimento/Textbooks
D. Griffiths - D.F. Schroeter: Introduzione alla meccanica quantistica Casa Editrice Ambrosiana- Zanichelli (2023)
D. Griffiths - D.F. Schroeter: Introduzione alla meccanica quantistica Casa Editrice Ambrosiana- Zanichelli (2023)
Obiettivi formativi/Mission
Fornire conoscenze riguardanti i principi fondamentali di base della meccanica quantistica, i principali risultati, gli aspetti rilevanti per la fisica atomica e la fisica nucleare e subnucleare. Sia da un punto di vista storico, matematico fisico e applicativo.
Provide the fundamental principles of quantum mechanics, the most relevant results for atomic physics, nuclear and subnuclear physics. From historical, mathematical, physical, and from the point of view of several important applications.
Prerequisiti/Required background knowledge
Conoscenza della meccanica classica, della matematica dei corsi di base e dei metodi matematici per la fisica.
Knowledge of Classical Mechanics, of basic Maths and of Mathematical methods for Physics.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali usando la lavagna
Frontal lessons using the blackboard
Altre informazioni/Further information
Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studentidisabili- e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/servicesstudents- physical-or-learning-disabilities Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L'esame consiste in una prova orale durante la quale verrà richiesto di illustrare due o tre temi scelti tra gli argomenti svolti a lezione, impostando la questione sia dal punto di vista fisico che da quello matematico. Al termine della prova orale viene assegnata la valutazione finale dell'esame, in trentesimi.
The exam consists of an oral test during which the student will be asked to illustrate two or three themes chosen from the topics covered in class, posing the question from both a physical and mathematical point of view.
Programma esteso/Content
- La crisi della Fisica Classica e la natura ondulatoria e corpuscolare di materia e radiazione. - La funzione d'onda e l'equazione di Schrödinger. - Onde piane e pacchetti d'onda. - Spazio delle coordinate e spazio degli impulsi. - Osservabili fisiche ed operatori quantistici: regole di commutazione, equazioni agli autovalori. - Teoria della misura in MQ, misura contemporanea di più osservabili, principio di indeterminazione. - Autovalori e autofunzioni degli operatori impulso, L_z e L^2. - Stati di un sistema quantistico, stati stazionari ed evoluzione temporale. - Problemi unidimensionali: gradino di potenziale, barriera di potenziale, buca di potenziale e stati legati. - Oscillatore armonico lineare. - Problemi centrali. - Problema dei due corpi. - Gli atomi idrogenoidi: autovalori e autofunzioni della Hamiltoniana. - Stati ed operatori di Heisenberg, equazione del moto per gli operatori. - Simmetrie e leggi di conservazione in Meccanica Quantistica. - Lo spin. - Regole di composizione di momenti angolari: caso di due spin 1/2. - Teoria delle perturbazioni indipendenti dal tempo: stati stazionari con livelli discreti di energia, non degeneri e degeneri. - Perturbazioni dipendenti dal tempo (cenni). - Sistemi di particelle identiche, bosoni e fermioni, principio di esclusione di Pauli. - Matrice densità.
- The crisis of Classical Physics and the dual wave-particle nature of matter and radiation. - The wave function and the Schrödinger equation. - Plane waves and wave packets. - Coordinate space and momentum space. - Physical quantities and quantum operators: commutation rules, eigenvalue equations. - Measurements in QM, simultaneous measurement of several quantities, uncertainty principle. - Eigenvalues and eigenfunctions of momentum and orbital angular momentum operators. - States of a quantum system, stationary states and time evolution. - One-dimensional problems: step potential, potential barrier, potential well, bound states. - Linear harmonic oscillator. - Central problems. - The two-body problem. - Hydrogenoid atoms: eigenvalues and eigenfunctions of the Hamiltonian. - Dirac formalism. Heisenberg states and operators, Heisenberg's equation of motion. - Symmetries and conservation laws in Quantum Mechanics. - Spin. - Composition rules of angular momenta. Case of two spin 1/2. - Time independent perturbation theory: stationary states with non degenerate and degenerate discrete energy spectra. - Time dependent perturbation theory (basic introduction). - Systems of identical particles, bosons and fermions, Pauli exclusion principle. - Density matrix.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione - Studio delle basi teoriche e matematiche della meccanica quantistica e le varie applicazioni e risultati. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione - Piena capacità di utilizzare le tecniche di calcolo della meccanica quantistica per formulare i problemi fisici dove il regime quantistico è essenziale (fisica delle particelle, computazione quantistica, radiodiagnostica). - Abilità comunicative - Essere capaci di fornire in modo sia orale sia scritto i dettagli del calcolo e dei risultati dell’applicazione dei metodi al problema. - Capacità di apprendimento - Acquisizione di una buona padronanza delle basi concettuali e formali della meccanica quantistica, in modo da poter espandere le proprie conoscenze nel proseguimento degli studi.
- Knowledge and understanding: acquisition of the theoretical basis of Quantum Mechanics and of its various applications and results. - Applying knowledge and understanding: Full ability to apply the computation techniques of quantum mechanics where the quantum regime is essential (particle physics, quantum computation, and radio medical screening NMR, PET, .) - Communicative Skills: Being able to provide either written or oral details of the computation and of the results for the quantum problems. - Learning skills: the student will have to acquire a certain mastery in basic quantum mechanics. the use of advanced mathematical tools to expand their knowledge for advanced courses. Notice that quantum mechanics requires a complete change of thinking paradigm with respect to classical mechanics.
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Course
INGLESE
Course ID
MF0736
Academic Year
2024/2025
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
STAN IRINA SUZANA
CFU
6.0
Teaching duration (hours)
50.0
Individual study time
100.0
SSD
NN -
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OBB
Course category
E
Year
2
Period
Primo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
G
Lingua insegnamento/Teaching language
INGLESE
English
Contenuti/Content Summary
Il corso è rivolto a studentesse e studenti con un livello di inglese intermedio per raggiungere il livello B2. L'insegnamento mira a preparare la componente studentesca a comunicare in maniera efficace nell'ambito accademico e scientifico, sia a livello scritto che orale, fornendo le competenze necessarie per la partecipazione a conferenze, la pubblicazione di ricerche e l'interazione in contesti professionali internazionali.
This course is intended for students with an intermediate level of English who should reach B2 level. The course aims to prepare students to communicate effectively in academic and scientific contexts, both in writing and speaking, providing them with the necessary skills for participating in conferences, publishing research, and interacting in international professional settings.
Testi di riferimento/Textbooks
1. Cambridge English for Scientists, Tamzen Armer, 2011, Cambridge University Press ISBN: ‎978-0521154093 2. Destination B2. Grammar and Vocabulary, Mann&Taylore-Knowles, 2008, Macmillan ISBN: 9780194810302
1. Cambridge English for Scientists, Tamzen Armer, 2011, Cambridge University Press ISBN: ‎978-0521154093 2. Destination B2. Grammar and Vocabulary, Mann&Taylore-Knowles, 2008, Macmillan ISBN: 9780194810302
Obiettivi formativi/Mission
Raggiungere il livello B2 secondo il Quadro Comune Europeo di Riferimento per le Lingue (QCER). Sviluppare le competenze comunicative e la conoscenza specialistica della lingua inglese per le studentessa e gli studenti di scienze, permettendo loro di comunicare con maggiore sicurezza ed efficacia. Sviluppare le competenze linguistiche delle studentesse e degli studenti con abilità pratiche di lettura e scrittura – come la richiesta di finanziamenti per la ricerca o la stesura di articoli per pubblicazioni – nonché abilità di conversazione e ascolto.
Achieve the B2 level according to the Common European Framework of Reference for Languages (CEFR). Develop the communication skills and specialized English language knowledge, enabling science students to communicate more confidently and effectively. Enhance students' language skills with practical reading and writing abilities—such as applying for research funding or writing articles for publication—as well as speaking and listening skills.
Prerequisiti/Required background knowledge
Placement test / il livello B1 secondo il Quadro Comune Europeo di Riferimento per le Lingue (QCER)
Placement Test / B1 Level according to the Common European Framework of Reference for Languages (CEFR)
Metodi didattici/Teaching methods
l corso consiste in lezioni presenziali e in studio autonomo. È fortemente consigliata la partecipazione ad almeno l'80% delle lezioni nonostante la frequenza non sia obbligatoria. La componente studentesca frequentante e non è invitata a registrarsi al corso sulla piattaforma DIR.
The course consists of face-to-face classes and self-study. Attending at least 80% of classes is highly recommended although it is not compulsory. Attending and non-attending students are invited to register for the course on the DIR platform.
Altre informazioni/Further information
Si evidenzia l’assoluta necessità da parte delle studentesse e degli studenti di possedere il materiale didattico indicato, sul quale sarà impostato il lavoro in classe nel corso delle lezioni. Per ogni altro tipo di materiale si consiglia la consultazione regolare della pagina del corso sulla piattaforma DIR. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studentidisabili-e-dsa. Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
It is emphasized that it is absolutely necessary for students to have the indicated teaching materials, which will be used for in-class activities during the lessons. For any other type of material, it is recommended to regularly consult the course page on the DIR platform. Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/servicesstudents-physical-or-learning-disabilities Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
La valutazione è computerizzata e si compone di due parti: 1. ascolto, lettura e uso dell'inglese sulla base dei materiali del corso (50% del voto complessivo). 2. una prova scritta che mira a valutare l’acquisizione dei principali contenuti pratici e teorici attraverso la produzione di un saggio breve su temi relativi ai nuclei fondanti del corso (strutturazione di articoli scientifici e report di ricerca, scrittura di abstract, introduzioni, conclusioni e discussioni di articoli, oppure redazione di proposte di ricerca, domande di finanziamento e relazioni; 50% del voto complessivo). Per superare l’esame occorre rispondere in maniera almeno sufficiente (18) a tutte e due le prove. Importante: Lo stesso esame può essere sostenuto per un massimo di tre volte in un anno accademico (per la disciplina degli esami di profitto si rimanda all'art. 35 del Regolamento didattico di Ateneo.
The assessment is computerized and consists of two parts: 1. Listening, reading, and use of English based on course materials (50% of the overall grade). 2. A written exam aimed at evaluating the acquisition of the main practical and theoretical content through the production of a short essay on topics related to the core areas of the course (such as the structuring of scientific articles and research reports, writing abstracts, introductions, conclusions, and discussions of articles, or drafting research proposals, funding applications, and reports; 50% of the overall grade). To pass the exam, students must achieve at least a satisfactory result (18) in both parts. Important: Students can sit the English exam no more than three times during the academic school year. More information regarding examination can be found in the University guidelines (art. 35 del Regolamento didattico di Ateneo).
Programma esteso/Content
Il corso è suddiviso in 2 parti, una parte di grammatica corrispondente alle seguenti unità del libro Destination B2.Grammar and Vocabulary: 1 (present time: present simple and continuous, present perfect simple and continuous, state verbs) 3 (past time: past simple and continuous, past perfect simple and continuous, would, used to/ be/get used to) 5 (future time/ present tenses in time clauses/ prepositions of time and place) 7 (articles/ countable and uncountable nouns/ quantifiers) 9 (conditionals: zero, first, second, third, mixed, inverted/ unless, in case, as/so long as, provided (that)) 11 (modals: ability, permission, advice, criticism, obligation and necessity, degree of certainty) 13 (the passive/ the causative /direct and indirect objects) 15 (-ing form or infinitive/ prefer, would rather, had better/ infinitive of purpose) 17 (questions/ question tags/ indirect questions) 19 (reported speech/ reported questions/ reporting verbs) 21 (relative clauses / participles) 23 (unreal past, wishes / contrast), e una parte di Inglese Scientifico, corrispondente alle 10 unità del libro Cambridge English for Scientists: 1. Getting started in research (planning a career in science, applying for research funding, writing up a résumé or CV, preparing for an interview) 2. The scientific community (communicating with scientific communities, writing a critical review) 3. Finding a direction for your research (doing a literature review, using evidence in arguing a point, taking part in a meeting) 4. Designing an experiment 1 (describing approaches to data collection, designing an experimental set-up, describing material phenomena and forces, making predictions of experimental results) 5. Designing an experiment 2 (describing a process, evaluating the results of an experiment, describing problems with an experiment, keeping a lab notebook) 6. Writing up research 1 (describing states and processes, describing data: numbers/ numerical values, writing up from lab notes) 7. Writing up research 2 (analysing data-statistical analysis, summarising data in visual form, writing captions for figures, describing visual data) 8. Writing up research 3 (organising the results and discussion sections, preparing and writing the results section, preparing and writing the discussion section) 9. Writing up research 4 (writing the introduction, writing the abstract, giving a title to your paper, contacting journals) 10. Presenting research at a conference (giving a paper at a conference, socialising at a conference, presenting a poster)
The course is divided into two parts, one of which focuses on grammar and corresponds to the following units from the book Destination B2: Grammar and Vocabulary: (present time: present simple and continuous, present perfect simple and continuous, state verbs) 3 (past time: past simple and continuous, past perfect simple and continuous, would, used to/ be/get used to) 5 (future time/ present tenses in time clauses/ prepositions of time and place) 7 (articles/ countable and uncountable nouns/ quantifiers) 9 (conditionals: zero, first, second, third, mixed, inverted/ unless, in case, as/so long as, provided (that)) 11 (modals: ability, permission, advice, criticism, obligation and necessity, degree of certainty) 13 (the passive/ the causative /direct and indirect objects) 15 (-ing form or infinitive/ prefer, would rather, had better/ infinitive of purpose) 17 (questions/ question tags/ indirect questions) 19 (reported speech/ reported questions/ reporting verbs) 21 (relative clauses / participles) 23 (unreal past, wishes / contrast), and a section on Scientific English, corresponding to the 10 units from the book Cambridge English for Scientists: 1. Getting started in research (planning a career in science, applying for research funding, writing up a résumé or CV, preparing for an interview) 2. The scientific community (communicating with scientific communities, writing a critical review) 3. Finding a direction for your research (doing a literature review, using evidence in arguing a point, taking part in a meeting) 4. Designing an experiment 1 (describing approaches to data collection, designing an experimental set-up, describing material phenomena and forces, making predictions of experimental results) 5. Designing an experiment 2 (describing a process, evaluating the results of an experiment, describing problems with an experiment, keeping a lab notebook) 6. Writing up research 1 (describing states and processes, describing data: numbers/ numerical values, writing up from lab notes) 7. Writing up research 2 (analysing data-statistical analysis, summarising data in visual form, writing captions for figures, describing visual data) 8. Writing up research 3 (organising the results and discussion sections, preparing and writing the results section, preparing and writing the discussion section) 9. Writing up research 4 (writing the introduction, writing the abstract, giving a title to your paper, contacting journals) 10. Presenting research at a conference (giving a paper at a conference, socialising at a conference, presenting a poster)
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
1) Conoscenza e comprensione. Il corso si propone di sviluppare competenze linguistiche in diverse aree, tra cui lessico e morfosintassi. Si prevede che dopo il corso le studentesse e gli studenti saranno in grado di gestire testi e materiale audio di complessità di livello B2 con relativa facilità. 2) Capacità di apprendimento. Le studentesse e gli studenti saranno guidati nell'esplorazione di strategie di apprendimento al fine di applicare con successo quelle corrispondenti alle loro esigenze e capacità. 3) Abilità comunicative. Si prevede che al termine del corso le studentesse e gli studenti saranno in grado di gestire l'espressione orale e scritta a livello B2, soprattutto in ambito accademico e scientifico. 4) Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Il corso coprirà alcune delle aree della comunicazione scientifica che le studentesse e gli studenti dovrebbero padroneggiare per promuovere con successo la loro ricerca, incluso come scrivere frasi coerenti, come comunicare con i colleghi, come leggere documenti di ricerca e abstract, e come preparare e offrire presentazioni accademiche.
1) Knowledge and Understanding: The course aims to develop linguistic skills in various areas, including vocabulary and morphosyntax. It is expected that, by the end of the course, students will be able to manage B2-level texts and audio materials with relative ease. 2) Learning skills: Students will be guided through the exploration of learning strategies in order to successfully apply the ones corresponding to their needs and abilities. 3) Communication Skills: By the end of the course, students are expected to manage both oral and written expression at a B2 level, particularly in academic and scientific contexts. 4) Ability to Apply Knowledge and Understanding: The course will cover key areas of scientific communication that students should master to successfully promote their research, including how to write coherent sentences, how to communicate with colleagues, how to read research papers and abstracts, and how to prepare and deliver academic presentations.
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Course
TECNICHE FISICHE PER DIAGNOSI E TERAPIA
Course ID
MF0735
Academic Year
2025/2026
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
RUSPA Marta
CFU
6.0
Teaching duration (hours)
48.0
Individual study time
102.0
SSD
FIS/07 - FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA)
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OPZ
Course category
C
Year
3
Period
Primo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
V
Contenuti/Content Summary
I fenomeni fisici e grandezze fisiche utilizzati per diagnostica medica. L’Imaging medico: principi e caratteristiche. Diagnostica basata su raggi X. La tomografia computerizzata (CT). Tecniche di analisi e ricostruzione delle immagini. La medicina nucleare: radionuclidi e tecniche di rivelazione. Rivelatori di radiazione. Risonanza magnetica: principi e caratteristiche. La radioterapia convenzionale e l’adroterapia: tecniche e piani terapeutici.
Physical phenomena and physical quantities used for medical diagnostics. Medical imaging: principles and characteristics. Diagnostics based on X-rays. Computed tomography (CT). Image analysis and reconstruction techniques. Nuclear medicine: radionuclides and detection techniques. Radiation detectors. Magnetic resonance: principles and characteristics. Conventional radiotherapy and hadrontherapy: techniques and therapeutic plans.
Obiettivi formativi/Mission
Fornire delle solide basi sui principi di base delle principali tecniche di diagnostica per immagini e radioterapia. Saper confrontare e selezionare le tecniche più opportune sia in campo diagnostico che terapeutico che di verifica dei trattamenti.
To provide a solid foundation on the basic principles of the main diagnostic imaging and radiotherapy techniques. Knowing how to compare and select the most appropriate techniques both in the diagnostic and therapeutic fields and in the verification of treatments.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione: Conoscenza dei principi fisici di base dell’imaging in campo medico, con uso di radiazioni ionizzanti e non ionizzanti. Conoscenze generali sugli strumenti utilizzati, loro caratteristiche e campo di impiego. Conoscenza delle grandezze fisiche rilevanti e principi di base e metodiche utilizzate per l’ottimizzazione dello studio delle bioimmagini. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Applicazione degli strumenti dell’imaging sia in campo diagnostico che nei piani di terapia, trattamento e verifica in radioterapia - Capacità di apprendimento: lo studente dovrà acquisire una certa padronanza dei concetti di base in modo da poter approfondire la materia.
- Knowledge and understanding: Knowledge of the basic physical principles of imaging in the medical field, with the use of ionising and non-ionising radiations. General knowledge of the tools used, their characteristics and field of use. Knowledge of the relevant physical quantities and basic principles and methods used to optimise the study of bioimages. - Applying knowledge and understanding: Application of imaging tools both in the diagnostic field and in therapy, treatment and verification plans in radiotherapy. - Learning skills: The student will have to acquire a certain mastery of the basic concepts in order to be able to go deeper in the subject.
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Course
FISICA APPLICATA ALL'AMBIENTE E ALLA SALUTE
Course ID
MF0724
Academic Year
2025/2026
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
RUSPA Marta
CFU
6.0
Teaching duration (hours)
48.0
Individual study time
102.0
SSD
FIS/07 - FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA)
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OBB
Course category
B
Year
3
Period
Primo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Introduzione al corso: dalla fisica di base alle applicazioni. Elementi di Fisica del Nucleo. Interazione radiazione-materia, radiazioni ionizzanti e non ionizzanti. Le radiazioni e applicazioni alla fisica dell'ambiente e della salute. Il passaggio della radiazione nei tessuti biologici. Le grandezze Dosimetriche. Rivelatori di radiazione e le loro applicazioni in diagnostica medica. Elementi di radioprotezione. Le fibre ottiche e la loro applicazione in campo medico-sanitario.
Introduction to the course: from basic physics to applications. Elements of nuclear physics. Radiation-matter interaction, ionizing and non-ionizing radiation. Radiation and its applications to environmental and health physics. The passage of radiation through biological tissues. Dosimetric quantities. Radiation detectors and their applications in medical diagnostics. Elements of radiation protection. Optical fibers and their applications in the medical and health fields.
Testi di riferimento/Textbooks
S. B. Klein, M. S. Mendonca – Fundamentals of Radiation Biology –World Scientific W.R. Leo - Techniques for Nuclear and Particle Physyics - Springer Verlag S. Webb -The Physics of Medical Imaging – S. Webb edition Materiale fornito dai docenti
S. B. Klein, M. S. Mendonca – Fundamentals of Radiation Biology –World Scientific W.R. Leo - Techniques for Nuclear and Particle Physyics - Springer Verlag S. Webb -The Physics of Medical Imaging – S. Webb edition Material provided by the professors
Obiettivi formativi/Mission
Fornire delle solide basi sui principi di funzionamento di dispositivi basati su tecnologie fisiche, tra cui: rivelatori di radiazione, microscopi ottici ed elettronici, fibre ottiche. La studentessa/lo studente dovrà essere in grado di comprendere il ruolo di questi dispositivi per diverse applicazioni in campo ambientale e medico, anche mediante casi di studio. Lo studente dovrà essere in grado di fare il collegamento tra i principi di fisica fondamentale e le applicazioni. Dovrà essere in grado di comprendere a fondo la letteratura specializzata e di tenersi al passo con gli sviluppi tecnologici.
Provide a solid foundation in the operating principles of devices based on physics technologies, including radiation detectors, optical and electron microscopes, and optical fibers. Students should be able to understand the role of these devices in various environmental and medical applications, including through case studies. Students should be able to make the connection between fundamental physics principles and applications. They should be able to thoroughly understand specialized literature and keep abreast of technological developments.
Prerequisiti/Required background knowledge
Conoscenze di base acquisite nei corsi di matematica dei primi due anni e dei corsi di Fisica Generale I e II.
Basic knowledge acquired in the mathematics courses of the first two years and in the General Physics I and II courses.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali e discussioni in aula su alcuni dei temi trattati
Lectures and classroom discussions on some of the topics covered
Altre informazioni/Further information
Controllo dell'apprendimento: verrà fatto mediante domande durante le lezioni frontali. Le studentesse egli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con BisogniEducativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
Learning assessment will be conducted through questions during lectures. Students with disabilities, Specific Learning Disabilities (SLD), or Special Educational Needs (SEN) may request specific services and tools by contacting the Career Development and Coordination and Student Services Staff and by consulting the dedicated page on the University website: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa. Students with disabilities, SLD, or SSEN, after contacting the University Staff, may contact the professor in charge of the course regarding the specific exam modalities and teaching aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Esame orale sul programma, volto a verificare il grado di comprensione della materia. La discussione orale servirà a valutare il grado di conoscenza degli aspetti teorici e le capacità a esprimerli in maniera articolata. Per superare la prova la studentessa o lo studente dovrà dimostrare di conoscere e di aver compreso i concetti di base e la loro applicazione. L’eccellenza viene raggiunta dando prova di saper esporre in modo chiaro tutti gli argomenti richiesti durante la prova orale. Il livello di difficoltà corrisponde al programma svolto e ai testi di riferimento indicati.
Oral exam on the syllabus, designed to assess the student's understanding of the material. The oral examination will assess the student's knowledge of the theoretical aspects and their ability to express them in a structured manner. To pass the exam, the student must demonstrate knowledge and understanding of the basic concepts and their application. Excellence is achieved by demonstrating the ability to clearly present all the topics required during the oral exam. The difficulty level corresponds to the syllabus covered and the reference texts indicated.
Programma esteso/Content
Il Nucleo Atomico – Breve storia della fisica del Nucleo. Nuclei Stabili ed instabili ed i decadimenti radioattivi. La radioattività naturale. Interazione radiazione-materia, particelle cariche pesanti e particelle cariche leggere. Interazione dei fotoni materia. Interazione dei neutroni con la materia. Energia trasferita alla materia dalle radiazioni e i diversi modi di traferimento dell'energia. Interazione delle radiazioni con i tessuti biologici. Gli effetti del trasferimento di energia nei tessuti biologici. I rivelatori di radiazione e prime applicazioni alla fisica dell'ambiente e della salute. Gli strumenti base della radiodiagnostica per immagini. Elementi di radioprotezione ambientale e radioprotezione personale. Principi di funzionamento e applicazioni delle fibre ottiche in campo medico.
The Atomic Nucleus – A Brief History of Nuclear Physics. Stable and Unstable Nuclei and Radioactive Decay. Natural Radioactivity. Radiation-Matter Interaction, Heavy Charged Particles and Light Charged Particles. Interaction of Photons with Matter. Interaction of Neutrons with Matter. Energy Transferred to Matter by Radiation and the Different Modes of Energy Transfer. Interaction of Radiation with Biological Tissue. The Effects of Energy Transfer in Biological Tissue. Radiation Detectors and Early Applications to Environmental and Health Physics. Basic Instruments of Diagnostic Radiology. Elements of Environmental and Personal Radiation Protection. Operating Principles and Applications of Fiber Optics in the Medical Field.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione: Acquisizione dei metodi e dei principi di funzionamento di dispositivi largamente usati per applicazioni della fisica all’ambiente e alla salute. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Saper individuare i metodi e i dispositivi adeguati per affrontare problemi ambientali e medici che possono giovarsi di tecnologie fisiche. - Autonomia di giudizio: Saper analizzare in modo critico la letteratura recente sulle applicazioni della fisica ai temi dell’ambiente e della salute. - Capacità di apprendimento: Acquisizione di una certa padronanza della letteratura sulle applicazioni studiate, in modo da poter espandere le proprie conoscenze a seguito dei progressi tecnologici futuri.
- Knowledge and understanding: Acquisition of methods and operating principles of devices widely used for applications of physics to the environment and health. - Applying knowledge and understanding: Knowing how to identify the appropriate methods and devices to address environmental and medical problems that can benefit from physical technologies. - Making judgements: To be able to critically analyse the recent literature on the applications of physics to environmental and health issues. - Learning skills: Acquisition of some mastery of the literature on the applications studied, so that one can expand his/her knowledge following future technological advances.
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Course
FISICA DELL'ENERGIA
Course ID
MF0725
Academic Year
2025/2026
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
GRASSI PIETRO
CFU
6.0
Teaching duration (hours)
48.0
Individual study time
102.0
SSD
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OBB
Course category
B
Year
3
Period
Annuale
Site
VERCELLI
Grading type
V
Contenuti/Content Summary
Il corso affronta da un punto di vista fisico le principali questioni relative all'energia: le forme di energia (dai sistemi più semplici ai sistemi complessi), le trasformazioni dell'energia e le leggi che le governano, le fonti energetiche, gli usi dell'energia, la relazione tra energia e informazione.
The course addresses from a physical perspective the main issues related to energy: forms of energy (from the simplest to complex systems), energy transformations and the laws governing them, energy sources, uses of energy, and the relationship between energy and information.
Testi di riferimento/Textbooks
Robert L. Jaffe & Washington Taylor, The Physics of Energy, Cambridge University Press (2018) - ISBN: 9781107016651
Robert L. Jaffe & Washington Taylor, The Physics of Energy, Cambridge University Press (2018) - ISBN: 9781107016651
Obiettivi formativi/Mission
Fornire le basi fisiche e gli strumenti teorici per l'analisi dei processi energetici. Lo studente dovrà essere in grado di studiare un processo fisico dal punto di vista energetico, individuando le forme di energie coinvolte e i meccanismi di trasformazione. Dovrà essere in grado di valutare comparativamente le varie fonti di energia e di analizzare i sistemi energetici nazionali e internazionali.
Provide the physical basis and theoretical tools for the analysis of energy processes. The student should be able to study a physical process from an energy point of view, identifying the forms of energy involved and the mechanisms of transformation. He/she should be able to comparatively evaluate various energy sources and analyse national and international energy systems.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione: Acquisizione delle leggi e delle metodologie fisiche che permettono di analizzare i processi di produzione, trasformazione e uso dell'energia. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Saper applicare le nozioni e le tecniche apprese all'analisi dei sistemi energetici e alla valutazione comparativa delle varie fonti di energia. - Autonomia di giudizio: Saper analizzare in modo critico la letteratura recente in campo energetico. - Capacità di apprendimento: Acquisizione della capacità di approfondire alcuni temi sulla letteratura specialistica e di aggiornare le proprie conoscenze alla luce dei progressi delle ricerche in campo energetico.
- Knowledge and understanding: Acquisition of the laws and physical methodologies that enable the analysis of energy production, transformation and use processes. - Applying knowledge and understanding: To be able to apply the concepts and techniques learned to the analysis of energy systems and the comparative evaluation of various energy sources. - Making judgements: Know how to critically analyse recent literature in the energy field. - Learning skills: Acquire the ability to explore some topics on the specialised literature and update their knowledge in light of advances in the research in the energy field.
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Course
TEMI DELLA SOSTENIBILITÀ ENERGETICA
Course ID
MF0726
Academic Year
2025/2026
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
FERRERO Enrico
CFU
9.0
Teaching duration (hours)
72.0
Individual study time
153.0
SSD
FIS/06 - FISICA PER IL SISTEMA TERRA E IL MEZZO CIRCUMTERRESTRE
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OBB
Course category
B
Year
3
Period
Annuale
Site
VERCELLI
Grading type
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
L'agenda 2030 dell'ONU. I 17 obiettivi (goals) dell'agenda verranno introdotti e descritti da esperti dei vari campi. In particolare, il corso si focalizzerà sui goals che riguardano i temi clima ambiente e sostenibilità energetica: Goal 6: Acqua pulita e servizi igienico-sanitari; Goal 7: Energia pulita e accessibile; Goal 11: Città e comunità sostenibili; Goal 12: Consumo e produzione responsabili; Goal 13: Lotta contro il cambiamento climatico; Goal 14: Vita sott’acqua; Goal 15: Vita sulla Terra. Inoltre verranno dati cenni sulla sostenibilità nei sistemi socio-economici. Verranno illustrati e discussi i modelli matematici utilizzati per studiare la biodiversità, la sostenibilità economica, il trasporto, l'energia.
The U.N. 2030 agenda for Sustainable Development. The 17 goals (SDG) of the 2030 agenda will be presented by experts in the various fields. In particular this course will focus on goals related to energetic sustainability, climate and environment: SDG 6: Ensure availability and sustainable management of water and sanitation for all; SDG 7: Ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy for all; SDG 11: Make cities and human settlements inclusive, safe, resilient and sustainable; SDG 12: Ensure sustainable consumption and production patterns; SDG 13: Take urgent action to combat climate change and its impacts; SDG 14: Conserve and sustainably use the oceans, seas and marine resources for sustainable development; SDG 15: Protect, restore and promote sustainable use of terrestrial ecosystems, sustainably manage forests, combat desertification, and halt and reverse land degradation and halt biodiversity loss. In addition a mention will be made of sustainability in socio-economic systems. The mathematical models used to study biodiversity, economic sustainability, transportation, and energy will be illustrated and discussed.
Testi di riferimento/Textbooks
Roe, J., deForest, R. & Jamshidi, S. (2018). Mathematics for Sustainability. Springer.
Roe, J., deForest, R. & Jamshidi, S. (2018). Mathematics for Sustainability. Springer.
Obiettivi formativi/Mission
Fornire la capacità di analisi integrata delle diverse discipline sulle grandi sfide della sostenibilità, come ad esempio i cambiamenti climatici, la biodiversità, la logistica e la pianificazione territoriale, etc. Stimolare la ricerca mirata all'analisi dell’impatto dei diversi fattori che influenzano la sostenibilità, al fine di elaborare un modello complesso e multidisciplinare di analisi.
Provide the ability to perform an integrated analysis based on different disciplines of the great challenges of sustainability, like e.g. climatic change, biodiversity, logistics and regional development planning, and so on. Stimulate research aimed at analysing the impact of different factors on sustainability, in order to elaborate a complex and multidisciplinary model.
Prerequisiti/Required background knowledge
Modelli matematici e fisici di base.
Fundamental mathematical and physical models
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali, problem solving, lavori a piccoli gruppi.
Frontal lessons, problem solving, groupwork.
Altre informazioni/Further information
Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti- disabili-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
Students with disabilities or Specific Learning Disorders (DSA) or Special Educational Needs (BES) may request specific services and tools dedicated to them by contacting the Career Development and Coordination Staff and Student Services and consulting the dedicated page of the University website: https://uniupo. en/en/servizi/servizi-studenti- disabili-e-dsa Students with disabilities, DSA, BES, once they have made contact with the University Staff, may contact the teacher in charge of the course in relation to the declination of examination methods, with regard to teaching aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Per il modulo di modelli matematici: verifica orale che verte sulla presentazione e analisi di un modello matematico a scelta dello studente, secondo i seguenti criteri: 10 punti per gli aspetti comunicativi, la strutturazione della presentazione, la chiarezza degli argomenti presentati; 10 punti per l'analisi degli aspetti matematici e 10 punti per l'applicazione alla realtà. Il punteggio ottenuto viene convertito in un voto in trentesimi. Per il modulo di economia: La verifica dell’apprendimento avverrà tramite test a scelta multipla (8 domande). Per il modulo sugli aspetti biologici della sostenibilita', la verifica avviene tramite uno scritto per la parte teorica e una relazione sulla parte di analisi dati. La parte seminariale non preveded una valutazione ai fine del voto finale. Per raggiungere la sufficienza del voto complessivo deve essere raggiunta la sufficienza in ogni singolo modulo. Nella valutazione vengono presi in considerazione i seguenti risultati dell'apprendimento: 1- Conoscenza e comprensione dei temi della sostenibilità e delle loro interconnessioni in un ambito transdisciplinare. 2- Capacità di applicare, con un approccio multidisciplinare, la visione della sostenibilità ai vari ambiti, scientifico, economico, sociale e della salute. 3- Autonomia di giudizio: Saper analizzare in modo critico la letteratura recente sulla sostenibilità energetica. 4- Abilità nella comunicazione: Capacità di comunicare efficacemente gli obiettivi di sostenibilità energetica e le relative motivazioni scientifiche. 5- Capacità di apprendimento in maniera autonoma concetti base nelle diverse discipline e loro integrazione in un modello della sostenibilità. Per raggiungere la sufficienza lo studente deve dimostrare di avere raggiunto i risultati 1,2 e 5 mentre per l'eccellenza, oltre a questi devono essere raggiunti anche i risultati 3 e 4
For the mathematical models module: oral examination. The exam focuses on the presentation and analysis of a mathematical model of the student's choice, according to the following criteria: 10 points for communication, presentation structure, and clarity of arguments; 10 points for analysis of the mathematical aspects; and 10 points for application to reality. The resulting score is converted into a grade out of 30. For the economics module: Learning will be assessed through a multiple-choice test (8 questions). For the module on the biological aspects of sustainability, assessment will consist of a written test for the theoretical part and a report on the data analysis part. The seminar part will not be assessed for the final mark. In order to achieve a passing grade overall, a passing grade must be achieved in each individual module. The following learning outcomes are taken into account in the assessment: 1- Knowledge and understanding of sustainability issues and their interconnections in a transdisciplinary context. 2- Ability to apply, with a multidisciplinary approach, the vision of sustainability to various fields, including science, economics, society and health. 3- Independent judgement: Ability to critically analyse recent literature on energy sustainability. 4- Communication skills: Ability to effectively communicate energy sustainability objectives and the related scientific rationale. 5- Ability to independently learn basic concepts in different disciplines and integrate them into a sustainability model. To achieve a pass mark, students must demonstrate that they have achieved outcomes 1, 2 and 5, while to achieve excellence, they must also achieve outcomes 3 and 4.
Programma esteso/Content
Il corso e' suddiviso in 4 moduli. Il primo riguarda gli impatti economici della sostenibilita', il secondo presenta acluni modelli matematici per la sostenibilita', il terzo riguarda aspetti biologici e di analisi di dati fisiologico, infine il quarto e' composto da attivita' seminariali tenuti da esperti della sostenibilitqa' in diversi campi. Modulo di modelli matematici: definizione di modello e di modello matematico, esempi di modelli matematici applicati all'energia e all'economia, scelta a piacere degli studenti di modelli matematici da approfondire. Titolo del modulo: Transizione ecologica e implicazioni economiche nel settore energetico Descrizione: Il modulo fornisce un’introduzione all’analisi delle implicazioni economiche legate alla transizione ecologica in ambito energetico. Verranno esaminati i principali impatti economici del cambiamento del mix energetico, con riferimento a dinamiche di prezzo, politiche ambientali e strategie europee (es. Green Deal). Modulo di metodi biologici. Le attività didattiche prevedono lezioni frontali interattive e analisi di dati ed evidenze empiriche. Metodi di visualizzazione dell’attività cerebrale (MRI e PET) e loro utilizzo per la comunicazione con pazienti in stato vegetativo, sistema somatosensoriale e controllo corticale del movimento, interfacce cervello-macchina e interfacce tra neuroni in coltura e attuatori anche per risparmio energetico (computer biologici). Organizzazione del sistema nervoso. Il neurone. Il potenziale d’azione. Le sinapsi. Il sistema nervoso periferico. Il sistema nervoso centrale. La corteccia cerebrale: organizzazione anatomica, funzionale e plasticità sinaptica. Biofisica del neurone e modelli terorici. Il potenziale di membrana: equazione di Nernst-Planck, equazione di Nernst, equazione di Goldman-Hodgkin-Katz. Il circuito elettrico equivalente di membrana. Proprietà passive di membrana e equazioni di cavo. Il modello di Hodgkin-Huxley. Modelli markoviani per i canali ionici. Modelli Integrate-and-Fire. Tecniche di indagine. Tecniche elettrofisiologiche: la tecnica del patch-clamp. Matrici di multielettrodi (MEA). Microscopia live-imaging. Optogenetica
The course is divided into 4 modules. The first concerns the economic impacts of sustainability, the second presents some mathematical models for sustainability, the third concerns biological aspects and physiological data analysis, finally the fourth is composed of seminar activities held by experts of sustainability in different fields. Mathematical models module: definition of model and mathematical model, examples of mathematical models applied to energy and economy, choice at the students' pleasure of mathematical models to deepen. Title of the module: Ecological transition and economic implications in the energy sector. Description: The module provides an introduction to the analysis of the economic implications related to the ecological transition in the energy field. The main economic impacts of the change in the energy mix will be examined, with reference to price dynamics, environmental policies and European strategies (e.g. Green Deal). Biological methods module. The educational activities involve interactive frontal lessons and analysis of data and empirical evidence. Methods of visualization of brain activity (MRI and PET) and their use for communication with patients in vegetative state, somatosensory system and cortical control of movement, brain-machine interfaces and interfaces between neurons in culture and actuators also for energy saving (biological computers). Organization of the nervous system. The neuron. The action potential. The synapses. The peripheral nervous system. The central nervous system. The cerebral cortex: anatomical, functional organization and synaptic plasticity. Biophysics of the neuron and theoretical models. The membrane potential: Nernst-Planck equation, Nernst equation, Goldman-Hodgkin-Katz equation. The equivalent electrical circuit of the membrane. Passive membrane properties and cable equations. The Hodgkin-Huxley model. Markov models for ion channels. Integrate-and-Fire models. Investigation techniques. Electrophysiological techniques: the patch-clamp technique. Multi-electrode arrays (MEA). Live-imaging microscopy. Optogenetics.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione dei temi della sostenibilità e delle loro interconnessioni in un ambito transdisciplinare. - Capacità di applicare, con un approccio multidisciplinare, la visione della sostenibilità ai vari ambiti, scientifico, economico, sociale e della salute. - Autonomia di giudizio: Saper analizzare in modo critico la letteratura recente sulla sostenibilità energetica. - Abilità nella comunicazione: Capacità di comunicare efficacemente gli obiettivi di sostenibilità energetica e le relative motivazioni scientifiche. - Capacità di apprendimento in maniera autonoma concetti base nelle diverse discipline e loro integrazione in un modello della sostenibilità.
- Knowledge and understanding: knowing and understanding the sustainability topics and their interconnections in a transdisciplinary setting. - Applying knowledge and understanding: being able to apply, with a multidisciplinary approach, the sustainability vision to scientific, economic, social and health scopes. - Making judgements: Being able to analyse in a critical way recent publications on energetic sustainability. - Communication skills: Ability to effectively communicate the goals of energetic sustainability and the related scientific reasons. - Learning skills: being able to autonomously learn the basic concepts of the various disciplines and their integration in a model for sustainability.
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Course
FONDAMENTI DI FISICA MODERNA
Course ID
MF0727
Academic Year
2025/2026
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
LERDA Alberto
CFU
6.0
Teaching duration (hours)
48.0
Individual study time
102.0
SSD
FIS/02 - FISICA TEORICA, MODELLI E METODI MATEMATICI
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OPZ
Course category
C
Year
3
Period
Primo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
1. Relatività ristretta: concetto di spazio-tempo; trasformazioni di Lorentz, cinematica e dinamica relativistica; 2. Richiami di elettromagnetismo e sua formulazione covariante; 3. Meccanica quantistica relativistica: spin, antimateria e applicazioni; 4. Introduzione alla Relatività generale: la teoria dell’evoluzione dell’universo, buchi-neri, Big Bang, onde gravitazionali; 5. Le teorie di gauge: applicazioni alla teoria delle interazioni fondamentali.
1. Special relativity: concept of space-time; Lorentz transformations, relativistic kinematics and dynamics; 2. Overview of electromagnetism and its covariant formulation; 3. Relativistic quantum mechanics: spin, antimatter and applications; 4. Introduction to general relativity: the theory of the evolution of the universe, black holes, Big Bang, gravitational waves; 5. Gauge theories: applications to the theory of fundamental interactions.
Testi di riferimento/Textbooks
V. Barone: Relatività (Bollati Boringhieri); R. Resnick: Introduzione alla Relatività ristretta (CSA); J.J. Sakurai, J. Napolitano: Meccanica Quantistica Moderna (Zanichelli); T. Regge, Spazio tempo, relatività (Loescher); Sean Carrol: Spacetime and geometry (Benjamin Cummings); A. Ferrari: Stelle, galassie e universo. Fondamenti di astrofisica (Springer).
V. Barone: Relatività (Bollati Boringhieri); R. Resnick: Introduzione alla Relatività ristretta (CSA); J.J. Sakurai, J. Napolitano: Meccanica Quantistica Moderna (Zanichelli); T. Regge, Spazio tempo, relatività (Loescher); Sean Carrol: Spacetime and geometry (Benjamin Cummings); A. Ferrari: Stelle, galassie e universo. Fondamenti di astrofisica (Springer).
Obiettivi formativi/Mission
Fornire un panorama degli sviluppi della fisica moderna basati sulla teoria della relatività e della meccanica quantistica, nei campi della fisica delle particelle e della teoria della gravità.
To provide an overview of the developments in modern physics based on the theory of relativity and quantum mechanics, in the fields of particle physics and the theory of gravity.
Prerequisiti/Required background knowledge
Sono richieste le conoscenze normalmente acquisite nei corsi di Fisica fondamentale, di Meccanica Quantistica, Struttura della Materia e Metodi Matematici della Fisica.
The knowledge normally acquired in the courses of Fundamental Physics, Quantum Mechanics, Structure of Matter and Mathematical Methods of Physics is required.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali alla lavagna integrate con esercitazioni e simulazioni con la partecipazione degli studenti e delle studentesse.
Frontal lessons at the blackboard integrated with exercises and simulations with the participation of students.
Altre informazioni/Further information
Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://www.uniupo.it/it/servizi/servizi-studentesse-e-studenti-condizione-di-disabilit%C3%A0-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/services-students-physical-or-learning-disabilities Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
L'esame consiste in una prova orale durante la quale verrà richiesto di illustrare un paio di temi scelti tra gli argomenti svolti a lezione, impostando la discussione sia dal punto di vista fisico che da quello matematico. Al termine della prova orale verrà assegnata la valutazione finale dell'esame, in trentesimi. Per superare la prova la studentessa o lo studente dovrà dimostrare di conoscere ed aver compreso i concetti di base e la loro applicazione alla risoluzione di problemi. La sufficienza viene raggiunta se si risponde in modo ritenuto soddisfacente ad almeno due domande. La lode viene attribuita nel caso le risposte a tutte le domande poste siano complete ed esaustive.
The exam consists of an oral test during which the student be asked to illustrate a couple of themes chosen from the topics covered in class, both from both a physical and a mathematical point of view. At the end of the exam, a final grade will be assigned (in thirtieths). To pass the test the student must demonstrate that they know and understand the basic concepts and their application to problem solving. A passing grade is achieved if at least two questions are answered satisfactorily. Honors are awarded if the answers to all questions are complete and exhaustive.
Programma esteso/Content
-Relatività Ristretta: invarianza della velocità della luce, spazio e tempo, trasformazioni di Lorentz e loro conseguenze; paradossi relativistici; - Richiami di elettromagnetismo classico: equazioni di Maxwell e loro proprietà di trasformazione, formulazione covariante delle equazioni di Maxwell; concetto di campo elettromagnetico. - Relatività Generale: principio di equivalenza, geometria dello spazio-tempo curvo, connessione e curvatura; equazione di Einstein; soluzione di Schwarzschild e buchi neri; onde gravitazionali; elementi di cosmologia. - Teorie di gauge e loro applicazione alla fisica delle interazioni fondamentali per le particelle elementari.
- Special Relativity: invariance of the speed of light, space and time, Lorentz transformations and their consequences; relativistic paradoxes; - Classical electromagnetism: Maxwell's equations and their transformation properties, covariant formulation of Maxwell's equations; concept of electromagnetic field. - General relativity: equivalence principle; geometry of space-time, connection and curvature; Einstein’s equations; Schwarzschild’s solution and black holes; gravitational waves; elements of cosmology. - Gauge theories and their applications to the physics of fundamental interactions.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione: l'insegnamento si propone di fornire alcune basi della fisica moderna sia per la didattica della fisica negli ultimi anni delle scuole secondarie, sia per comprendere le notizie scientifiche che vengono divulgate e per aprire la strada all’interesse della fisica verso una laurea magistrale. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione: l'insegnamento si propone di fornire la capacità di applicare le conoscenze acquisite nell’ambito didattico, di divulgazione e di consulenza scientifica. - Abilità comunicative: essere capaci di fornire in modo sia orale che scritto le nozioni apprese nell'insegnamento. - Capacità di apprendimento: acquisizione di una certa padronanza della letteratura sui temi studiati, in modo da poter espandere le proprie conoscenze a seguito dei progressi scientifici futuri. Questo insegnamento contribuisce agli obiettivi formativi del profilo Comunicazione della Fisica;.
- Knowledge and understanding: the course aims to provide some basics of modern physics both for the teaching of physics in the last years of secondary schools, and to understand the scientific news that are disseminated and to pave the way towards a master's degree. - Ability to apply knowledge and understanding: the course aims to provide the ability to apply the knowledge acquired for teaching, dissemination and scientific consultancy. - Communication skills: being able to provide both orally and in writing the notions learned in the course. - Learning skills: acquisition of a certain mastery of the literature on the topics studied, in order to be able to update personal knowledge by following scientific advances. This course contributes to the educational objectives of the "Communication of Physics" profile.
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Course
MISURA DELLE COSTANTI FISICHE FONDAMENTALI
Course ID
MF0728
Academic Year
2025/2026
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
PANZIERI Daniele
CFU
9.0
Teaching duration (hours)
72.0
Individual study time
153.0
SSD
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OPZ
Course category
C
Year
3
Period
Annuale
Site
VERCELLI
Grading type
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
1) Misura della velocità della luce mediante diodo laser e oscilloscopio; 2) Misura della carica dell’elettrone; 3) Misura della costante di Boltzmann; 4) Misura della costante di Planck con diversi LED; 5) Misura della temperatura T ed estrapolazione 6) Misura della vita media del muone
1) Measurement of the speed of light using a laser diode and oscilloscope; 2) Measurement of the electron charge; 3) Measurement of the Boltzmann constant; 4) Measurement of the Planck constant with several LEDs; 5) Measurement of the temperature T and extrapolation 6) Measurement of the muon lifetime
Testi di riferimento/Textbooks
Materiale fornito dai docenti.
Material provided by the professors.
Obiettivi formativi/Mission
Fornire una esperienza diretta di misura delle principali costanti fisiche fondamentali con metodi moderni. Lo studente dovrà essere in grado di comprendere il ruolo della misura delle costanti fondamentali nel Sistema Internazionale di unità e nelle applicazioni tecnologiche.
To provide a direct experience of measurement of the main fundamental physical constants with modern methods. The student must be able to understand the role of the measurement of fundamental constants in the International System of Units and in technological applications.
Prerequisiti/Required background knowledge
Conoscenze di base acquisite nei corsi di matematica dei primi due anni, dei corsi di Fisica Generale I e II e dei corsi di laboratorio per la conoscenza delle tecniche di base dell'analisi dei dati sperimentali.
Basic knowledge acquired in the mathematics courses of the first two years, in the General Physics I and II courses and in the laboratory courses for knowledge of the basic techniques of experimental data analysis.
Metodi didattici/Teaching methods
lezioni frontali di introduzione alle costanti da misurare e spiegazione delle tecniche usate ed esercitazioni in laboratorio.
Introductory lectures on the constants to be measured and explanations of the techniques used, as well as laboratory exercises.
Altre informazioni/Further information
Controllo dell'apprendimento: verrà fatto mediante domande durante le lezioni frontali e le esercitazioni. Le studentesse egli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con BisogniEducativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicatirivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agliStudenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta presocontatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento inrelazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
Learning assessment will be conducted through questions during lectures and exercises. Students with disabilities, Specific Learning Disabilities (SLD), or Special Educational Needs (SEN) may request specific services and tools by contacting the Career Development and Coordination and Student Services Staff and by consulting the dedicated page on the University website: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa. Students with disabilities, SLD, or SSEN, after contacting the University Staff, may contact the professor in charge of the course regarding the specific exam methods and teaching aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
La valutazione si basa su due elementi: le relazioni scritte relative alle esperienze di laboratorio e un esame orale sulla fisica delle esperienze e sull’analisi statistica dei dati. La sufficienza si raggiunge con relazioni che dimostrino la comprensione del procedimento sperimentale e adeguate capacità di analisi dei dati e con il superamento dell’esame orale che attesti una conoscenza di base adeguata della fisica dei fenomeni trattati e delle principali tecniche di analisi statistica dei dati .L’eccellenza si raggiunge con la padronanza completa degli argomenti, relazioni di elevata qualità contenenti analisi critica e approfondita dei risultati e una discussione chiara, autonoma e tecnicamente appropriatadegli aspetti sperimentali e teorici.
Evaluation is based on two elements: written reports on laboratory experiments and an oral exam on the physics of the experiments and the statistical analysis of the data. A passing grade is achieved with reports that demonstrate understanding of the experimental procedure and adequate data analysis skills, and with a passing grade in the oral exam that demonstrates adequate basic knowledge of the physics of the phenomena being studied and the main statistical data analysis techniques. Excellence is achieved with complete mastery of the topics, high-quality reports containing a critical and in-depth analysis of the results, and a clear, independent, and technically appropriate discussion of the experimental and theoretical aspects.
Programma esteso/Content
Per ognuna delle costanti fisiche che si misureranno in laboratorio, è prevista una introduzione storica su come si è arrivati alla definizione delle costanti oggetto delle misure, le metodologie usate per le misure e le possibili metodologie alternative a quelle che si adotteranno nel corso. verrà anche discussa l'evoluzione della precisione delle misure e si confronteranno quelle ottenute in laboratorio con i valori di riferimento attualmente disponibili, per tutte le misure previste: 1) Misura della velocità della luce mediante diodo laser e oscilloscopio; 2) Misura della carica dell’elettrone; 3) Misura della costante di Boltzmann; 4) Misura della costante di Planck con diversi LED; 5) Misura della temperatura T ed estrapolazione 6) Misura della vita media del muone
For each of the physical constants that will be measured in the laboratory, a historical introduction will be provided on how the constants were defined, the measurement methodologies used, and possible alternative methodologies to those adopted in the course. The evolution of measurement precision will also be discussed, and those obtained in the laboratory will be compared with currently available reference values ​​for all the planned measurements: 1) Measurement of the speed of light using a laser diode and oscilloscope; 2) Measurement of the electron charge; 3) Measurement of the Boltzmann constant; 4) Measurement of the Planck constant using various LEDs; 5) Measurement of the temperature T and extrapolation 6) Measurement of the muon lifetime
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione: Acquisizione di alcuni semplici metodi sperimentali per la misura di costanti fondamentali della fisica. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Saper individuare i metodi e i dispositivi adeguati alla misura in ambito didattico di alcune costanti fondamentali della fisica. - Autonomia di giudizio: Saper analizzare in modo critico la letteratura recente sui metodi sperimentali applicabili in un contesto didattico. - Abilità nella comunicazione: Capacità di organizzare il lavoro di gruppo (anche in vista del futuro inserimento lavorativo), capacità di comunicare la procedura sperimentale e il risultato di un esperimento attraverso lo strumento della relazione di laboratorio, utilizzando testo, grafici, tabelle. - Capacità di apprendimento: Acquisizione di una certa padronanza della letteratura sulle misure sperimentali studiate, in modo da poter espandere le proprie conoscenze a seguito dei progressi tecnologici futuri. Questo insegnamento contribuisce agli obiettivi formativi del profilo Comunicazione della fisica.
- Knowledge and understanding: Acquisition of some simple experimental methods for the measurement of fundamental constants of physics. - Applying knowledge and understanding: To be able to identify the methods and devices suitable for the measurement of some fundamental constants of physics in the educational field. - Making judgements: Ability to critically analyse recent publications on experimental methods applicable in a didactic setting. - Communication skills: Ability to organise team work (also in view of future job placement), ability to communicate the experimental procedure and the result of an experiment through the laboratory logbook, using text, graphs, tables. - Learning skills: Acquisition of a certain mastery of the literature on the experimental measurements studied, in order to be able to expand one's knowledge following future technological advances. This course contributes to the mission of the profile Communication of physics.
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Course
STORIA E DIDATTICA DELLA FISICA
Course ID
MF0729
Academic Year
2025/2026
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
BARONE Vincenzo
Teachers
CFU
6.0
Teaching duration (hours)
48.0
Individual study time
102.0
SSD
FIS/08 - DIDATTICA E STORIA DELLA FISICA
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OPZ
Course category
C
Year
3
Period
Secondo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso si compone di due parti (di 24 ore ciascuna): 1) Storia della fisica. Studio dello sviluppo storico dei principali capitoli della fisica del XX secolo. 2) Didattica della fisica: teoria e pratica con particolare attenzione all'insegnamento della fisica moderna.
The course consists of two parts (24 hours each): 1) History of physics: Historical development of the main topics of XX century physics. 2) Physics teaching: theory and practice, with focus on modern physics.
Testi di riferimento/Textbooks
Per la parte di storia: articoli e testi forniti dal docente. Per la parte di didattica: U. Besson, "Didattica della fisica", Carocci U. Besson, M. Malgieri, "Insegnare la fisica moderna", Carocci
For history of physics: papers provided by the lecturer. For physics teaching: U. Besson, "Didattica della fisica", Carocci U. Besson, M. Malgieri, "Insegnare la fisica moderna", Carocci
Obiettivi formativi/Mission
Fornire elementi di storia della fisica mediante esempi dei più significativi sviluppi teorici e sperimentali. Collegare gli aspetti storico-epistemologici allo sviluppo di percorsi didattici in fisica relativamente ad argomenti previsti dalle Indicazioni Nazionali per i licei e dalla Linee Guida per gli istituti tecnici e professionali.
Provide elements of history of physics through examples of the most important theoretical and experimental developments. Connect the historic and epistemological aspects with the development of teaching programs in physics on topics listed in the National Recommendations for high schools and in the Guidelines for technical and professional institutes.
Prerequisiti/Required background knowledge
La conoscenza della fisica di base acquisita nei primi due anni.
Knowledge of basic physics as acquired in the first two years.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali in aula. Lettura commentata di testi originali. Attività seminariali su argomenti specifici del corso con la partecipazione delle studentesse e degli studenti.
In class lectures. Commented reading of original texts. Seminars on specific topics with the participation of the students.
Altre informazioni/Further information
Saranno messe a disposizione su DIR le slides delle lezioni. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti- disabili-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/services- students-physical-or-learning-disabilities Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Esame orale consistente nella discussione di una breve unità didattica su un tema di fisica moderna e di un caso di studio tratto dalla storia della fisica del Novecento. Gli argomenti d'esame saranno scelti dalla/dallo studente in una lista fornita dal docente. L'esame è finalizzato a verificare che la/lo studente, oltre ad aver acquisito una conoscenza generale della storia e della didattica della fisica moderna, dimostri una capacità di analisi critica degli argomenti affrontati. La sufficienza viene raggiunta mostrando conoscenze e abilità di base nella trasposizione didattica e nella valutazione storica dei temi trattati, e l'acquisizione di un linguaggio scientifico adeguato. L'eccellenza si raggiunge dimostrando una piena conoscenza degli argomenti affrontati e una padronanza dei metodi didattici e storiografici.
Oral exam consisting of a discussion of a short teaching unit on a topic in modern physics and a case study from the history of twentieth-century physics. The exam topics will be chosen by the student from a list provided by the teacher. The exam is designed to verify that the student, in addition to having acquired a general understanding of the history and teaching of modern physics, demonstrates a capacity for critical analysis of the topics covered. A passing grade is achieved by demonstrating basic knowledge and skills in the didactic translation and historical evaluation of the topics covered, and the acquisition of appropriate scientific language. Excellence is achieved by demonstrating a thorough understanding of the topics covered and a mastery of teaching and historiographical methods.
Programma esteso/Content
1) Storia della fisica La “nuova fisica” tra XIX e XX secolo: elettroni, radiazioni, radioattività. L’elettrodinamica dei corpi in movimento e la relatività speciale. La realtà degli atomi. Modelli atomici. La vecchia teoria dei quanti, da Planck a de Broglie. La meccanica quantistica dalla nascita alla maturità, 1925-1935. 2) Didattica della fisica Il programma di fisica nelle scuole secondarie. Sperimentazioni e proposte innovative L’insegnamento della fisica moderna. La dimensione storica nella didattica della fisica. Approfondimento di alcuni nodi concettuali. Analisi di alcuni libri di testo.
1) History of physics. The “new physics” between the 19th and 20th centuries: eletrons, radiation, radioactivity. The electrodynamics of moving bodies and special relativity. The reality of atoms. Atomic models. The old quantum theory, from Planck to de Broglie. Quantum mechanics from its birth to maturity, 1925-1935. 2) Physics teaching. The physics curriculum in secondary schools Experimental proposals. The teaching of modern physics. The historical dimension in physics teaching. In-depth analysis of some conceptual issues. Analysis of physics textbooks.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione: Conoscenza di alcuni dei principali sviluppi teorici e sperimentali della fisica da del Novecento. Acquisire consapevolezza del valore culturale della disciplina e della sua evoluzione storica ed epistemologica. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Saper individuare aspetti significativi e scegliere metodologie efficaci per esporre adeguatamente i progressi teorici e sperimentali della fisica in un contesto didattico. - Capacità di apprendimento: Acquisizione di una certa padronanza della letteratura sulla storia e sulla didattica della fisica, in modo da poter espandere le proprie conoscenze a seguito degli sviluppi futuri. Questo insegnamento contribuisce ai profili formativi dell'indirizzo di comunicazione e didattica della fisica.
- Knowledge and understanding: Knowledge of the most important theoretical and experimental developments in XX century. Becoming aware of the cultural value of the discipline and of its historical and epistemological evolution. - Applying knowledge and understanding: Being able to identify significant aspects and to choose effective methods to adequately explain the theoretical and experimental advances of physics in a didactic setting. - Learning skills: Acquiring a certain mastery of the publications on history and didactics of physics, being able to expand one’s knowledge in order to include recent developments. This course contributes to the training of the program in communication and physics teaching.
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Course
ENERGIE RINNOVABILI PER IL FUTURO
Course ID
MF0730
Academic Year
2025/2026
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
LUCIA Umberto
CFU
6.0
Teaching duration (hours)
48.0
Individual study time
102.0
SSD
FIS/07 - FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA)
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OPZ
Course category
C
Year
3
Period
Primo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
V
Contenuti/Content Summary
La risorsa Sole. Collettori solari e centrali solari a concentrazione. Solare fotovoltaico. Solare termico. Energia eolica. Previsione meteorologica della disponibilità di energia da fonti intermittenti. Energia geotermica. Energia da biomasse e biogas. Cenni sull’energia idroelettrica. Altre fonti energetiche sostenibili: Fusione nucleare. Centrali nucleari a fissione di ultima generazione.
Our Sun as a resource. Solar collectors and solar power stations. Photovoltaic systems. Solar thermal power. Wind energy. Weather forecast of the availability of energy from intermittent sources. Energy from biomass and biogas. Mention of hydropower. Other sustainable energy sources: prospects for nuclear fusion, last generation fission power plants.
Testi di riferimento/Textbooks
Materiale fornito dai docenti.
Materiale fornito dai docenti.
Obiettivi formativi/Mission
Fornire delle solide basi sui principi fisici delle varie forme di energia, in particolare rinnovabili e/o sostenibili a lungo termine. Lo studente dovrà essere in grado di comprendere il ruolo delle diverse forme di produzione di energia anche dal punto di vista socio-economico, in collegamento con altri insegnamenti quali “Temi della sostenibilità energetica” e “Fisica dell’energia”. Dovrà essere in grado di comprendere a fondo la letteratura specializzata e di tenersi al passo con gli sviluppi tecnologici.
Providing solid foundations on the physical principles of different energy sources, particularly of the renewables and/or sustainable ones. The student must understand the role of different energy production methods also from the socio-economic viewpoint, in connection with the courses on “Topics of energetic sustainability” and “Physics of energy”. The student must be able to understand the relevant specialised publications and to keep up to date on the technological developments.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione: Acquisizione dei principi della produzione di energia in modo rinnovabile e/o sostenibile. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Saper valutare i meriti relativi delle varie forme di energia rinnovabili e/o sostenibili in diversi scenari e per utilizzi domestici, industriali e per i trasporti. - Capacità di apprendimento: Acquisizione di una certa padronanza della letteratura sulle energie rinnovabili e sostenibili, in modo da poter espandere le proprie conoscenze a seguito dei progressi tecnologici futuri.
- Knowledge and understanding: Acquisition of the principles of renewable and/or sustainable energy production methods. - Applying knowledge and understanding: Being able to compare the relative merits of different renewable and/or sustainable energy sources in various settings for homes, industries and transportation. - Learning skills: Achieving a certain mastery of publications on renewable and sustainable energies, being able to expand one’s knowledge to incorporate technological developments in the future.
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Course
LABORATORIO DI FISICA DELL'ENERGIA E TECNOLOGIE DEL SILICIO
Course ID
MF0731
Academic Year
2025/2026
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
RAMELLO Luciano
CFU
9.0
Teaching duration (hours)
72.0
Individual study time
153.0
SSD
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OPZ
Course category
C
Year
3
Period
Annuale
Site
VERCELLI
Grading type
V
Lingua insegnamento/Teaching language
Italiano.
Italian.
Contenuti/Content Summary
Concetti di base della generazione di energia con il solare fotovoltaico; esercitazioni in laboratorio sulla caratterizzazione di moduli fotovoltaici, misure in campo di radiazione solare; esercitazioni in laboratorio sulla caratterizzazione elettrica di semiconduttori; esercitazioni al calcolatore sui metodi MonteCarlo per simulare la propagazione di neutroni e fotoni in un reattore nucleare. Analisi dati tramite software di tipo statistico e grafico. Redazione di una relazione con i contenuti e i risultati degli esperimenti.
Basic concepts of photovoltaic solar energy; laboratory evaluation of solar panel efficiency, field measurements of solar radiation; laboratory electrical characterization of semiconductor devices; computer practice on MonteCarlo methods for the simulation of the propagation of neutrons and photons in a nuclear reactor. Data analysis using statistical and graphical software. Preparation of a report with experimental data and interpretation of results.
Testi di riferimento/Textbooks
Simon M. Sze, Yiming Li, Kwok K. Ng - Physics of Semiconductor Devices, 4th Edition, Wiley 2021 - ISBN: 9781119618003; Luis Castañer, Santiago Silvestre, Modelling Photovoltaic Systems Using PSpice®, Wiley 2002 - ISBN: 9780470845271; C. Julian Chen, Physics of solar energy, Wiley 2011 - ISBN: 9780470647806; Spanier & Gelbard, Monte Carlo principles and neutron transport problems, Courier Corporation (Dover Publications) 2008 – ISBN: 9780486462936; Lewis & Miller, Computational methods of neutron transport, John Wiley and Sons 1984 – ISBN: 9780471092452
Simon M. Sze, Yiming Li, Kwok K. Ng - Physics of Semiconductor Devices, 4th Edition, Wiley 2021 - ISBN: 9781119618003; Luis Castañer, Santiago Silvestre, Modelling Photovoltaic Systems Using PSpice®, Wiley 2002 - ISBN: 9780470845271; C. Julian Chen, Physics of solar energy, Wiley 2011 - ISBN: 9780470647806; Spanier & Gelbard, Monte Carlo principles and neutron transport problems, Courier Corporation (Dover Publications) 2008 – ISBN: 9780486462936; Lewis & Miller, Computational methods of neutron transport, John Wiley and Sons 1984 – ISBN: 9780471092452
Obiettivi formativi/Mission
Rendere lo studente in grado di gestire esperimenti in modo autonomo, affrontando e risolvendo le problematiche sperimentali. Capacità di elaborare dati con software statistici e di sviluppare simulazioni MonteCarlo. Lo studente dovrà essere in grado di comunicare i risultati delle misure e delle simulazioni.
Enabling students to conduct experiments autonomously, facing and solving experimental problems. Acquiring the ability to elaborate data with statistical packages and to develop MonteCarlo simulation. Students must be able to communicate effectively the results of experiments and simulations.
Prerequisiti/Required background knowledge
Argomenti sviluppati nei corsi “Laboratorio di Fisica I”, “Laboratorio di Fisica II” e nella parte di laboratorio del corso “Struttura della materia, meccanica statistica e laboratorio”.
Topics developed in the courses “Physics Laboratory I”, “Physics Laboratory II” and in the laboratory part of the course “Structure of matter, statistical mechanics and laboratory”.
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali sulle tecniche sperimentali per valutare le nuove energie rinnovabili, in particolare la generazione di elettricità con il solare fotovoltaico; esercitazioni in laboratorio sulla caratterizzazione di moduli fotovoltaici e sulla caratterizzazione elettrica di semiconduttori; esercitazioni al calcolatore sui metodi MonteCarlo per simulare la propagazione di neutroni e fotoni in un reattore nucleare.
Lectures on experimental techniques for the evaluation of new renewable energies, particularly photovoltaic electricity generation; laboratory practice on the characterization of photovoltaic modules and on the electrical characterization of semiconductors; computer practice on MonteCarlo methods for the simulation of the propagation of neutrons and photons in a nuclear reactor.
Altre informazioni/Further information
Controllo dell'apprendimento: verrà fatto mediante domande durante le lezioni frontali e le esercitazioni. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
Monitoring the learning process: this will be achieved by posing questions to students during lectures and laboratory practice. Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/services-students-physical-or-learning-disabilities Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Valutazione delle relazioni scritte sulle esperienze di laboratorio. Esame orale sulla fisica delle esperienze e sull’analisi statistica dei dati, discussione delle relazioni. Per superare la prova la studentessa o lo studente dovrà dimostrare di conoscere e di aver compreso i concetti di base del corso e la loro applicazione alla raccolta dati sperimentali e alla successiva analisi. L’eccellenza viene raggiunta se le relazioni di laboratorio risultano perfette, dando prova di aver raggiunto un livello di conoscenza e abilità adeguato su tutto il programma del corso e dando prova di saper esporre in modo chiaro tutti gli argomenti richiesti durante la prova orale.
Evaluation of the written reports on the laboratory practice. Oral examination on the physics principles of the laboratory practice and on the statistical analysis of data, discussion on the written reports. To pass the test, the student must demonstrate knowledge and understanding of basic concepts and their applications to collect and analyze experimental data. Excellence is achieved if the laboratory reports are perfect, proving that the student has reached a level of knowledge and skill appropriate throughout the course program, and proving to know clearly all the arguments required during the oral test.
Programma esteso/Content
Concetti di base della generazione di energia solare fotovoltaica ed eolica. Tecniche di misura dell’efficienza di celle e moduli fotovoltaici. Simulazione di sistemi fotovoltaici. Esercitazioni in laboratorio sulla caratterizzazione di moduli fotovoltaici con strumentazione autocostruita e commerciale. Misure in campo di radiazione solare. Principi delle misure elettriche I-V, C-V e altre su dispositivi a semiconduttore. Esercitazioni in laboratorio sulla caratterizzazione elettrica di semiconduttori discreti e su wafer. Principi generali del metodo MonteCarlo; introduzione alla fisica di un reattore nucleare a fissione di quarta generazione; esercitazioni al calcolatore sui metodi MonteCarlo per simulare la propagazione di neutroni e fotoni in un reattore nucleare.
Basic concepts of photovoltaic and wind power generation. Techniques for measuring efficiency of photovoltaic cells and modules. Simulation of photovoltaic systems. Laboratory evaluation of solar panel characterization with self-built and commercial equipment. Field measurements of solar radiation. Principles of electrical characterization (I-V, C-V and other) of semiconductor devices. Laboratory electrical characterization of semiconductor devices, both discrete and on wafer. General principles of the MonteCarlo method; introduction to the physics of fourth-generation nuclear fission reactors; computer practice on MonteCarlo methods for the simulation of the propagation of neutrons and photons in a nuclear reactor.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione: conoscere i principi di base della generazione di energia con il solare fotovoltaico, delle tecniche MonteCarlo per la simulazione della propagazione di neutroni e fotoni in un reattore nucleare, delle tecniche sperimentali per la caratterizzazione di dispositive a semiconduttore. - Capacità di applicare conoscenza comprensione: saper realizzare esperimenti e misure in laboratorio e in campo. - Autonomia di giudizio: Saper analizzare in modo critico la letteratura recente sulla sperimentazione nell’ambito delle energie rinnovabili. - Abilità nella comunicazione: Capacità di organizzare il lavoro di gruppo (anche in vista del futuro inserimento lavorativo), capacità di comunicare la procedura sperimentale e il risultato di un esperimento attraverso lo strumento della relazione di laboratorio, utilizzando testo, grafici, tabelle. - Capacità di apprendimento: saper analizzare i problemi relativi alle energie rinnovabili e correlare i dati misurati alle teorie. Questo insegnamento contribuisce agli obiettivi formativi del profilo Energia e tecnologia del silicio.
- Knowledge and understanding: knowing the basic principles of photovoltaic solar power generation, MonteCarlo techniques for the simulation of neutron and photon propagation in a nuclear reactor, experimental techniques for the characterization of semiconductor devices. - Applying knowledge and understanding: being able to conduct experiments and measurements both in the laboratory and on the field. - Making judgements: Being able to critically evaluate recent publications on experimentation about renewable energies, nuclear energy, semiconductor characterization. - Communication skills: Being able to organize team work (also in view of future job placement), to communicate the experimental procedure and experimental results by means of a laboratory report using text, plots and tables. - Learning skills: being able to analyse problems related to renewable energies and to correlate measured data with theory. This course contributes to the mission of the profile "Energy and silicon technology".
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Course
PRODUZIONE E DISTRIBUZIONE DELL'ENERGIA E IMPATTO AMBIENTALE
Course ID
MF0732
Academic Year
2025/2026
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
SPERTINO Filippo
CFU
6.0
Teaching duration (hours)
48.0
Individual study time
102.0
SSD
FIS/07 - FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA)
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OPZ
Course category
C
Year
3
Period
Primo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
L'insegnamento affronta il tema della produzione e distribuzione dell'energia, sia elettrica sia termica, e del relativo impatto ambientale. Per la parte elettrica, si studia la struttura e il funzionamento della generazione, trasmissione, distribuzione e utilizzazione nelle reti ai vari livelli di tensione, in funzione della potenza consumata (totale di 4,5 crediti). Per la parte termica, si affrontano sia le reti del gas, sia le reti di teleriscaldamento, si studia l'impatto ambientale, ma con un numero di crediti inferiore (1,5).
This course addresses the production and distribution of energy, both electrical and thermal, and its environmental impact. For the electrical topic, the structure and operation principle of generation, transmission, distribution, and utilization in networks at various voltage levels are studied, depending on the power consumed (total of 4.5 credits). For the thermal topic, both gas and district heating networks are addressed, and the environmental impact is studied, but with a lower number of credits (1.5).
Testi di riferimento/Textbooks
Books: M. Patel, Wind and Solar Power Systems, 2006, CRC Press, USA. T. Markvart, Solar Electricity, 2nd Edition, 2000, J. Wiley and Sons Ltd., USA. B.M. Weedy, B. J. Cory, N. Jenkins, J.B. Ekanayake, G. Strbac, Electric power systems, Fifth Edition 1979, J. Wiley and Sons Ltd., USA.
Books: M. Patel, Wind and Solar Power Systems, 2006, CRC Press, USA. T. Markvart, Solar Electricity, 2nd Edition, 2000, J. Wiley and Sons Ltd., USA. B.M. Weedy, B. J. Cory, N. Jenkins, J.B. Ekanayake, G. Strbac, Electric power systems, Fifth Edition 1979, J. Wiley and Sons Ltd., USA.
Obiettivi formativi/Mission
Per gli obiettivi formativi, si evidenzia la conoscenza dei seguenti temi: - la struttura del sistema elettrico nell'evoluzione dalla generazione centralizzata alla smart grid con generazione distribuita e microreti; - le principali tecnologie per convertire l'energia eolica in energia elettrica mediante generatori rotanti in corrente alternata, convertitori elettronici di potenza, trasformatori e linee di distribuzione per la connessione alla rete; - la conversione dell'energia fotovoltaica in energia elettrica con celle solari sotto forma di giunzioni P-N in silicio cristallino, convertitori DC-AC basati sull'elettronica di potenza, trasformatori e linee di distribuzione; - il modello elettrico delle linee di trasmissione. Inoltre, gli studenti e le studentesse acquisiranno le seguenti competenze e abilità: - la determinazione del profilo di tensione e delle perdite di potenza in una rete di distribuzione in presenza di rifasamento; - il calcolo della frequenza della velocità del vento e della produttività energetica, in funzione della curva di potenza del produttore e delle variazioni della velocità del vento (intensità e direzione); - il calcolo della produzione di energia fotovoltaica tramite database di irradianza solare e temperatura ambiente; - il calcolo delle perdite di potenza, dei rendimenti e della regolazione della tensione dei generatori rotanti in corrente alternata con i loro convertitori elettronici di potenza, trasformatori e linee di distribuzione; - il calcolo delle potenze ottimali degli impianti fotovoltaici ed eolici per aumentare l'autosufficienza e l'autoconsumo degli utenti attivi, sottoposti a vincoli ambientali, elettrici ed economici nelle regioni degli impianti.
Regarding the mission, the knowledge of these topics is a declared target: - the structure of the electric power system from centralized generation to smart grid with distributed generation and microgrids; - the main technologies to convert wind energy into electricity by AC rotating generators, power electronic converters, transformers and distribution lines for the grid connection; - the photovoltaic energy conversion into electricity by solar cells as P-N junctions in crystalline silicon, DC-AC converters based on power electronics, power transformers and distribution lines; - the electric model of transmission lines. Then, the students will acquire the following skills and abilities: - the determination of the voltage profile and power losses in a distribution network in the presence of power factor correction; - the calculation of the wind-speed frequency and the energy productivity, according to the manufacturer power curve and the variations of wind speed (magnitude and direction); - the calculation of the PV power production by database of solar irradiance and ambient temperature; - the calculation of the power losses, efficiencies and voltage regulation of AC rotating generators with their power electronic converters, transformers and distribution lines; - the calculation of the optimal power ratings of photovoltaic and wind power systems to maximize self-sufficiency and self-consumption of active users, subjected to environmental, electrical and economic constraints in the regions of the installations.
Prerequisiti/Required background knowledge
Teoria dei circuiti in corrente continua e in corrente alternata lentamente variabile. Concetti base di termodinamica e di trasmissione del calore.
Electric circuit theory for both DC circuits and AC circuits. Fundamentals of thermodynamics and heat transfer.
Metodi didattici/Teaching methods
Il corso si compone di lezioni teoriche (circa 3,5 crediti) ed esercitazioni pratiche (circa 2,5 crediti) che possono essere di calcolo in aula o in laboratorio o svolte in visite tecniche. Il controllo dell'apprendimento sarà effettuato mediante domande durante le lezioni frontali e le esercitazioni.
The course consists of in-person theoretical lessons (about 3,5 credits) and practical exercises (about 2,5 credits) which can be computational in classroom or in laboratory or carried out in technical visits. Learning will be assessed through questions during in-person lectures and exercises.
Altre informazioni/Further information
Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/services-students-physical-or-learning-disabilities Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
La verifica dell'apprendimento prevede una prova scritta (durata di circa 1,5 h) con domande su aspetti teorici e semplici esercizi da risolvere con l'uso di una calcolatrice portatile; non è possibile usare materiale didattico o appunti presi a lezione. Nel dettaglio, il punteggio è formato da: 1) un esercizio da 7 punti sul profilo di tensione e sulle perdite di potenza in una rete di distribuzione con rifasamento; 2) un esercizio da 6 punti sulla dipendenza da irradianza e temperatura della generazione di potenza (ed energia), corrente e tensione nei generatori fotovoltaici; 3) una domanda teorica da 4 punti sulla struttura del sistema elettrico e sulla sua evoluzione da sistema centralizzato a sistema distribuito; 4) una domanda teorica da 5 punti sulla struttura, sul funzionamento e sulle caratteristiche tipiche della generazione di energia elettrica col fotovoltaico; 5) una domanda teorica da 4 punti sulla struttura, sul funzionamento e sugli aspetti tipici della generazione di energia elettrica con turbine eoliche; 6) una domanda teorica da 4 punti sulla struttura e sul funzionamento delle reti di trasmissione con la loro soluzione mediante il problema del power flow. Si raggiunge la sufficienza, se si ottiene il punteggio di 18 calcolato come somma dei 6 punteggi parziali sopra descritti.
The learning assessment consists of a written test (lasting approximately 1,5 h) with questions on theoretical aspects and simple exercises to be solved using a portable calculator. It is not permitted to use teaching materials or notes taken in class. In detail, the score is composed of: 1. a 7-point exercise on the voltage profile and power losses in a distribution network with power factor correction; 2. a 6-point exercise on the irradiance and temperature dependence of power (and energy), current, and voltage generation in photovoltaic generators; 3. a 4-point theoretical question on the structure of the electric power system and its evolution from a centralized to a distributed system; 4. a 5-point theoretical question on the structure, operation, and typical characteristics of photovoltaic electricity generation; 5. a 4-point theoretical question on the structure, operation, and typical aspects of wind turbine electricity generation; 6. a 4-point theoretical question on the structure and operation of transmission networks, including their solution using the power flow problem. A passing grade is achieved if a score of 18 is obtained, calculated as the sum of the 6 partial scores described above.
Programma esteso/Content
Concetti di base sulle reti tecnologiche: rete elettrica, ferroviaria, rete gas, teleriscaldamento, rete di distribuzione dell'acqua. Rappresentazione analitica di tensioni e correnti nei circuiti in corrente alternata sinusoidale. Conoscenze di base sui sistemi trifase in corrente alternata: connessioni a stella e a triangolo; circuito monofase equivalente; struttura di una rete di distribuzione in bassa tensione con trasformatore MT/BT, linea e carico. Correzione del fattore di potenza per un carico induttivo. Struttura del sistema elettrico nazionale: generazione, trasmissione, distribuzione e utilizzazione. Determinazione del livello di tensione in base alla potenza massima dell'utente. Regolazione globale della frequenza e regolazione locale del valore efficace della tensione di rete. Copertura del diagramma di carico con le fonti energetiche rinnovabili e fossili. Dalla rete centralizzata alla smart grid. Struttura e principio di funzionamento mediante opportuni circuiti equivalenti di: macchine elettriche trifase di tipo statico (trasformatore) e rotante in corrente alternata (sincrone e asincrone); convertitori elettronici DC-DC e DC-AC per la connessione alla rete di generatori fotovoltaici e di turbine eoliche a velocità variabile; linee di trasmissione/distribuzione (modelli a pi-greco per linee lunghe e per linee corte) e componenti di protezione (interruttori automatici di potenza, dotati di relè, e fusibili); sistemi fotovoltaici ed eolici, connessi alla rete in modo da ottenere la loro migliore integrazione, in base alla collocazione geografica e attraverso sistemi di accumulo. Regolazione della frequenza con il controllo potenza attiva-frequenza; regolazione del valore efficace della tensione con il controllo potenza reattiva-tensione. Gestione, a regime, del sistema elettrico di trasmissione attraverso la modellazione di reti magliate di trasmissione con numero elevato di nodi o reti radiali di distribuzione (metodo del potenziale ai nodi per la soluzione del load flow o power flow problem). Parte termica ed ambientale: reti di gas e reti termiche; problemi di sostenibilità ambientale; ciclo del carbonio; fabbisogni energetici mondiali, europei, nazionali. Impatto ambientale dei sistemi di produzione e trasporto dell’energia: emissioni chimiche, effetti termici, rumore, compatibilità elettromagnetica.
Basic concepts on technological networks: electricity network, railway, gas network, district heating, water distribution network. Analytical representation of voltages and currents in sinusoidal alternating current circuits. Basic knowledge of three-phase alternating current systems: star and delta connections; single-phase equivalent circuit; structure of a low voltage distribution network with MV/LV transformer, line and load. Power factor correction for an inductive load. Structure of the national electricity system: generation, transmission, distribution and utilization. Determination of the voltage level based on the maximum power of the user. Global frequency regulation and local regulation of the RMS value of the mains voltage. Daily load curves and generation share with renewable energy sources and fossil fuels. From the centralized grid to the smart grid. Structure and operating principle by means of appropriate equivalent circuits of: three-phase AC static machines (transformer) and rotating electric machines (synchronous and asynchronous); electronic DC-DC and DC-AC converters for grid connection of photovoltaic generators and variable-speed wind turbines; transmission/distribution lines (pi-greek models for long lines and for short lines) and protection components (power circuit breakers, equipped with relays, and fuses); photovoltaic and wind systems, connected to the grid in order to obtain their best integration, based on geographical location and through storage systems. Frequency regulation with the active power-frequency control; regulation of the RMS voltage with the reactive power-voltage control. Management, when fully operational, of the electricity transmission system through the modeling of meshed transmission networks with a large number of nodes or radial distribution networks (node potential method for the solution of the load flow problem or power flow problem). Thermal and environmental part: gas networks and thermal networks; environmental sustainability issues; carbon cycle; global, European, national energy needs. Environmental impact of energy production and transport systems: chemical emissions, thermal effects, noise, electromagnetic compatibility.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Dopo aver superato l'esame, gli studenti e le studentesse acquisiranno le seguenti conoscenze e capacità: - conoscenze teoriche e operative relative ai processi di produzione e distribuzione di energia e al relativo impatto ambientale; - acquisizione di capacità autonome di apprendimento e di autovalutazione della propria preparazione, atte ad intraprendere gli studi successivi con un alto grado di autonomia. Questo insegnamento contribuisce agli obiettivi formativi del profilo "Energia e tecnologia del silicio".
After passing the exam, the students will acquire the following knowledge, skills and abilities: - theoretical and practical knowledge on the processes of energy production and distribution and on the connected environmental impact. - acquisition of skills and abilities to learn autonomously and to assess one’s knowledge, in order to proceed to further studies with a high degree of autonomy. This course contributes to the educational objectives (Mission) of the track "Energy and silicon technology".
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Course
LABORATORIO DI FISICA DELLA SALUTE
Course ID
MF0733
Academic Year
2025/2026
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
FAVA Luciano
CFU
9.0
Teaching duration (hours)
72.0
Individual study time
153.0
SSD
FIS/07 - FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA)
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OPZ
Course category
C
Year
3
Period
Annuale
Site
VERCELLI
Grading type
V
Contenuti/Content Summary
Il corso si propone di approfondire le conoscenze apprese nei corsi di indirizzo “Radioattività e Radioprotezione” e “Tecniche fisiche per diagnosi e terapia” mediante un approccio sperimentale e computazionale. Gli argomenti che verranno trattati in questo corso sotto forma di esercitazioni di laboratorio sono i seguenti: Assorbimento della radiazione X e gamma. Metodi di simulazione Monte Carlo, applicazione al calcolo di schermature e alla formulazione dei piani di trattamento in radioterapia. Determinazione della qualità delle immagini con raggi X mediante il software ImageJ. Sperimentazione del principio di funzionamento della PET mediante un setup semplificato.
The course aims to deepen the knowledge learned in the "Radioactivity and Radioprotection" and "Physical techniques for diagnosis and therapy" courses through an experimental and computational approach. The topics that will be covered in this course in the form of laboratory exercises are the following: Absorption of X and gamma radiation. Monte Carlo simulation methods, application to the calculation of shielding and the formulation of treatment plans in radiotherapy. Determination of X-ray image quality using ImageJ software. Experimentation of the operating principle of PET through a simplified setup.
Obiettivi formativi/Mission
Fornire delle solide basi sperimentali e computazionali sulle principali tecniche di diagnostica per immagini e radioterapia. Lo studente dovrà essere in grado di comprendere a fondo i principi illustrati nei corsi di indirizzo, di applicare il metodo Monte Carlo in situazioni semplici come il calcolo delle schermature e di comprendere come può essere formulato un piano di trattamento con diverse tecniche radioterapiche. Lo studente dovrà inoltre essere in grado di valutare la qualità delle immagini diagnostiche.
Provide solid experimental and computational foundations on the main diagnostic imaging and radiotherapy techniques. The student must be able to fully understand the principles illustrated in the specialisation courses, to apply the Monte Carlo method in simple situations such as the calculation of shielding and to understand how a treatment plan can be formulated with different radiotherapy techniques. The student must also be able to evaluate the quality of diagnostic images.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione: Acquisizione di conoscenze sull’assorbimento della radiazione. Conoscenza dei metodi di simulazione Monte Carlo usati in Fisica della Salute. Acquisizione di esperienza pratica sulla determinazione della qualità delle immagini diagnostiche. Comprensione dei principi di funzionamento della PET. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Saper applicare le nozioni acquisite sulla valutazione di qualità delle immagini diagnostiche con raggi X. Saper utilizzare il metodo Monte Carlo per calcolare schermature e per impostare piani di trattamento. - Autonomia di giudizio: Saper valutare la correttezza del metodo e dei risultati esposti in una relazione di laboratorio e in un articolo scientifico. - Abilità nella comunicazione: Capacità di organizzare il lavoro di gruppo (anche in vista del futuro inserimento lavorativo), capacità di comunicare la procedura sperimentale e il risultato di un esperimento attraverso lo strumento della relazione di laboratorio, utilizzando testo, grafici, tabelle. - Capacità di apprendimento: Lo studente dovrà acquisire una certa padronanza delle tecniche sperimentali citate in modo da poter espandere le sue conoscenze in materia.
- Knowledge and understanding: Acquisition of knowledge on radiation absorption. Knowledge of Monte Carlo simulation methods used in Health Physics. Acquire practical experience on determining the quality of diagnostic images. Understanding of the operating principles of PET. - Applying knowledge and understanding: To be able to apply the notions acquired on the evaluation of quality of X-ray diagnostic images. To be able to use the Monte Carlo method to calculate shielding and to set up treatment plans. - Making judgements: Knowing how to evaluate the correctness of the method and of the results presented in a laboratory report and in a scientific article. - Communication skills: Ability to organise team work (also in view of future job placement), ability to communicate the experimental procedure and the result of an experiment through the laboratory logbook, using text, graphs, tables. - Learning skills: The student will have to acquire a certain mastery of the experimental techniques mentioned in order to be able to expand his knowledge on the subject.
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Course
RADIOATTIVITÀ E RADIOPROTEZIONE
Course ID
MF0734
Academic Year
2025/2026
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teaching leader
SITTA Mario
CFU
6.0
Teaching duration (hours)
48.0
Individual study time
102.0
SSD
FIS/04 - FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OPZ
Course category
C
Year
3
Period
Primo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Il corso si propone di introdurre i concetti di base della fisica dei nuclei e i più semplici modelli nucleari per poter arrivare ad una descrizione qualitativa delle reazioni di fusione e fissione e dei decadimenti radioattivi. Successivamente, richiamando i concetti di interazione radiazione-materia (dal corso “Fisica applicata all’ambiente e alla salute”), si introducono gli elementi base di dosimetria e radioprotezione.
Fundamental concepts in nuclear physics, nuclear models, qualitative description of fusion and fission reactions and nuclear decays. Review of the concepts of radiation interaction with matter. Base concepts in dosimetry and radioprotection.
Testi di riferimento/Textbooks
M. Pelliccioni, Fondamenti fisici della radioprotezione, Pitagora Editrice R. Pennarola F. Schillirò, Lineamenti di radioprotezione medica, Liviana Medicina
M. Pelliccioni, Fondamenti fisici della radioprotezione, Pitagora Editrice R. Pennarola F. Schillirò, Lineamenti di radioprotezione medica, Liviana Medicina
Obiettivi formativi/Mission
Fornire delle solide basi sulla fisica nucleare, sui decadimenti radioattivi e sulle reazioni di fusione e fissione. Fornire una adeguata conoscenza dei principi e delle norme di radioprotezione. Lo studente dovrà essere in grado di valutare i rischi collegato all’utilizzo di sorgenti di radiazione e di aggiornarsi seguendo la letteratura specializzata.
Foundation of nuclear physics, nuclear decays, fission and fusion reaction. Provide a good understanding of radioprotection principles and regulations. The students will be able to evaluate risks related to the use of radioactive sources and be able to improve their understanding through specific literature.
Prerequisiti/Required background knowledge
Contenuti dei corsi di Fisica Generale II, Struttura della materia, Meccanica quantistica
Content of the courses Physics II, Structure of Matter, Quantum Mechanics
Metodi didattici/Teaching methods
Lezioni frontali ed esercitazioni in aula.
Classroom lectures and numerical exercises.
Altre informazioni/Further information
Il controllo dell'apprendimento verrà fatto mediante domande durante le lezioni frontali e le esercitazioni e mediante quiz di autovalutazione proposti sulla piattaforma DIR. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
Monitoring the learning process will be achieved by posing questions to students during lectures and exercise sessions, and also through quizzes proposed on the DIR platform. Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/services-students-physical-or-learning-disabilities Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Esame orale sul programma, volto a verificare il grado di comprensione della materia.
Oral exam, aiming at assessing the degree of understanding of the subject.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
- Conoscenza e comprensione: Acquisizione delle principali nozioni di fisica del nucleo, dei decadimenti radioattivi e delle reazioni di fusione e fissione. Acquisizione dei principi della radioprotezione per il pubblico generale e per i lavoratori esposti. - Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Saper cercare informazioni puntuali su energie e vite medie dei decadimenti radioattivi dalla letteratura e dalle basi di dati. Saper valutare i rischi collegati alla presenza di sorgenti di radiazione e saper applicare le norme di legge in materia di radioprotezione. - Capacità di apprendimento: lo studente dovrà acquisire una certa padronanza dei concetti di base in modo da poter approfondire la materia consultando la letteratura specialistica.
- Knowledge and understanding: main concepts of nuclear physics, nuclear decays, fusion and fission reactions. Principles of radioprotection for the general population and for professionally exposed workers. - Applying knowledge and understanding: be able to find and use documentation about radioactive emissions and mean lives of radioactive decays from literature and databases. Evaluate risks connected with use of radioactive sources and be able to apply the regulations on radioprotection. - Learning skills: mastery of base concepts in order to enable knowledge expansion through the study of literature.
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Course
FISICA DEI SEMICONDUTTORI
Course ID
MF0899
Academic Year
2025/2026
Year of rule
2023/2024
Degree
FISICA APPLICATA
Curriculum
000-GENERICO
Teachers
CFU
6.0
Teaching duration (hours)
48.0
Individual study time
102.0
SSD
FIS/03 - FISICA DELLA MATERIA
Course type
Attività formativa monodisciplinare
Course mandatoriety
OPZ
Course category
D
Year
3
Period
Secondo Semestre
Site
VERCELLI
Grading type
V
Lingua insegnamento/Teaching language
ITALIANO
Italian
Contenuti/Content Summary
Comprensione microscopica delle proprietà fisiche fondamentali dei semiconduttori e degli aspetti tecnologico-applicativi ad essa legati. Partendo dalle caratteristiche atomiche dei semiconduttori si arriverà alla comprensione delle proprietà elettroniche, vibrazionali e ottiche dei semiconduttori con particolare attenzione alle problematiche relative al trasporto di carica in semiconduttori all’equilibrio e fuori equilibrio. Queste nozioni verranno poi utilizzate per spiegare le proprietà di eterogiunzioni e di alcune giunzioni elementari.
Microscopic understanding of the fundamental physical properties of semiconductors and the technological-applicative aspects related to them. Starting from the atomic characteristics of semiconductors, we will arrive at the understanding of the electronic, vibrational and optical properties of semiconductors with particular attention to the problems related to charge transport in semiconductors at equilibrium and out of equilibrium. These notions will then be used to explain the properties of heterojunctions and some elementary junctions.
Testi di riferimento/Textbooks
Mario Guzzi – Principi di Fisica dei Semiconduttori, hoepli 2004 - ISBN: 88-203-3381-3 Luciano Colombo - Fisica dei Semiconduttori ,Zanichelli 2018 - ISBN 978-88-08-52054-8 Simon M. Sze, Yiming Li, Kwok K. Ng - Physics of Semiconductor Devices, 4th Edition, Wiley 2021 - ISBN: 9781119618003;
Mario Guzzi – Principi di Fisica dei Semiconduttori, hoepli 2004 - ISBN: 88-203-3381-3 Luciano Colombo - Fisica dei Semiconduttori ,Zanichelli 2018 - ISBN 978-88-08-52054-8 Simon M. Sze, Yiming Li, Kwok K. Ng - Physics of Semiconductor Devices, 4th Edition, Wiley 2021 - ISBN: 9781119618003;
Obiettivi formativi/Mission
Rendere lo studente/studentessa in grado di affrontare in modo autonomo la lettura di testi specialistici relativi a problematiche teoriche e sperimentali connesse alla fisica dei semiconduttori. Lo studente/studentessa dovrà acquisire la capacità di comprendere e interpretare i modelli teorici oggetto di tali testi e di comunicare i risultati delle misure e simulazioni presentati in tali documenti.
To make the student able to independently deal with the reading of specialized texts related to theoretical and experimental problems related to semiconductor physics. The student will have to acquire the ability to understand and interpret the theoretical models covered by these texts and to communicate the results of the measurements and simulations presented in these documents.
Prerequisiti/Required background knowledge
Argomenti sviluppati nei corsi “Fisica I”, “Fisica II”, “Meccanica Quantistica”, “Struttura della materia, meccanica statistica e laboratorio”.
Topics developed in the courses "Physics I", "Physics II", "Quantum Mechanics", "Structure of Matter, Statistical Mechanics and Laboratory".
Metodi didattici/Teaching methods
Insegnamento frontale alla lavagna con supporto informatico. Esercitazioni e problemi alla lavagna, discussione collegiale di esercizi assegnati. Lettura collegiale di articoli scientifici sugli argomenti del corso.
Frontal teaching on the blackboard with computer support. Exercises and problems on the blackboard, collegial discussion of assigned exercises. Collegial reading of scientific articles on the topics of the course.
Altre informazioni/Further information
Controllo dell'apprendimento: verrà fatto mediante domande durante le lezioni frontali e le esercitazioni. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.
Monitoring the learning process: this will be achieved by posing questions to students during lectures and laboratory practice. Students with physical disabilities, Learning Disabilities or Special Education Needs can request specific services and tools via the Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti, consulting the University webpage: https://www.uniupo.it/en/services/services-students-physical-or-learning-disabilities. Students with disabilities, learning disabilities or special education needs, once they have contacted the University Staff, can refer to the tutor in charge of the course to define the examination modalities, concerning academic aspects.
Modalità di verifica dell'apprendimento/Assessment methods
Esame orale sugli argomenti trattati durante il corso con presentazione/esposizione e successiva discussione di una pubblicazione scientifica a scelta tra quelle proposte dal docente. Per superare la prova la studentessa o lo studente dovrà dimostrare, mediante una presentazione e la succesiva discussione, di conoscere e aver compreso i concetti di base del corso e di saperli utilizzare per affrontare in modo autonomo la lettura di un articolo scientifico sugli argomenti del corso. L’eccellenza viene raggiunta se lo studente dimostra durante la presentazione di aver raggiunto un livello di conoscenza e abilità adeguato a comprendere ed esporre in modo approfondito la tematica specifica oggetto della pubblicazione, dando prova di essere in grado di rispondere in modo chiaro ed esaustivo a tutte le domande poste durante la prova orale.
Oral exam on the topics covered during the course with presentation and subsequent discussion of a scientific publication chosen from those proposed by the teacher. To pass the test, the student must demonstrate, through a presentation and subsequent discussion, that he/she knows and has understood the basic concepts of the course and that he/she is able to use them to independently face the reading of a scientific article on the topics of the course. Excellence is achieved if the student demonstrates during the presentation that he has reached a level of knowledge and ability adequate to understand and expose in depth the specific topic covered by the publication, demonstrating that he is able to answer clearly and comprehensively to all the questions asked during the oral exam.
Programma esteso/Content
I materiali semiconduttori e i limiti della fisica classica -Struttura cristallina e legame covalente - Semiconduttori intrinseci ed estrinseci - Vibrazioni reticolari e fononi - Bande di energia nei semiconduttori -Massa efficace -Statistica dei portatori di carica - Trasporto di carica: deriva e diffusione - Semiconduttori fuori equilibrio termico - Magnetostrasporto e trasporto in semiconduttori nanostrutturati - Proprietà ottiche dei semiconduttori - Giunzione p-n -Giunzione Metallo Semiconduttore - Eterogiunzioni.
Semiconductor materials and the limits of classical physics -Crystal structure and covalent bonding - Intrinsic and extrinsic semiconductors - Lattice vibrations and phonons - Energy bands in semiconductors -Effective mass -Statistics of charge carriers - Charge transport: drift and diffusion - Thermal out-of-equilibrium semiconductors - Magnetostransport and transport in nanostructured semiconductors - Optical properties of semiconductors - p-n junction - Metal Semiconductor junction - Heterojunctions.
Risultati di apprendimento attesi/Intended learning objectives
Conoscenza e comprensione delle basi teoriche della fisica dei semiconduttori - Capacità di applicare conoscenza e comprensione - Trasferimento dal contesto teorico a contesto pratico dell’applicazione delle tecniche apprese nell’ambito dei settori fisici interessati dalla presente laurea - Abilità comunicative - Capacità di apprendimento - Acquisizione di una buona padronanza dei fondamenti della fisica dei semicondutori in modo da poter espandere le proprie conoscenze nel proseguimento degli studi. Questo insegnamento contribuisce agli obiettivi formativi del profilo Energia e tecnologia del silicio.
Knowledge and understanding of the theoretical bases of semiconductor physics - Ability to apply knowledge and understanding - Transfer from the theoretical context to the practical context of the application of the techniques learned within the physical fields covered by this degree - Communication skills - Learning skills - Acquisition of a good command of the fundamentals of semiconductor physics so as to be able to expand one's knowledge in the continuation of studies. This course contributes to the learning objectives of the Silicon Energy and Technology profile.
Year Course ID Course Teachers SSD Curriculum Site CFU
1 MF0705 Chemistry Carniato Fabio CHIM/03 All VERCELLI 6.0
1 MF0773 DIDATTICA INTEGRATIVA _ FISICA APPLICATA _ I ANNO Argeri Mario, Amoroso Antonio, Coviello Arianna, Quaglia Luca NN All VERCELLI 0.0
1 MF0565 EPT ENGLISH PLACEMENT TEST VC NN All VERCELLI 0.0
1 MF0436 Initial Knowledge Landra Paola, Martignone Francesca NN All VERCELLI 0.0
1 MF0712 Mathematics I Buoso Davide MAT/05 All VERCELLI 9.0
1 MF0713 Mathematics II Ferrero Alberto MAT/03, MAT/05 All VERCELLI 10.0
1 MF0706 Physics I Panzieri Daniele, Cortese Pietro, Ruspa Marta FIS/01 All VERCELLI 12.0
1 MF0710 Physics laboratory I Ramello Luciano, Cortese Pietro FIS/01 All VERCELLI 12.0
1 MF0711 Programming and data analysis laboratory Sapienza Anna INF/01 All VERCELLI 6.0
1 MF0707 Science for the citizen Barone Vincenzo, Andra' Chiara FIS/02, MAT/04 All VERCELLI 6.0
2 MF0736 English Stan Irina Suzana NN All VERCELLI 6.0
2 MF0722 Mathematical methods and models for applied sciences Aschieri Paolo Maria FIS/02 All VERCELLI 6.0
2 MF0718 Mathematics III Zamparo Marco, Aceto Lidia MAT/06, MAT/08 All VERCELLI 6.0
2 MF0716 Physics II Ramello Luciano, Sitta Mario FIS/01 All VERCELLI 9.0
2 MF0717 Physics laboratory II Ramello Luciano, Sitta Mario, Jacazio Nicolo' FIS/01 All VERCELLI 9.0
2 MF0721 Quantum mechanics Lerda Alberto FIS/02 All VERCELLI 9.0
2 MF0723 Structure of matter, statistical mechanics and laboratory Cortese Pietro, Grassi Pietro FIS/03 All VERCELLI 12.0
3 MF0724 Applied physics for environment and health Panzieri Daniele, Ruspa Marta FIS/07 All VERCELLI 6.0
3 MF0732 Energy production, distribution and its impact on the environment Ciocia Alessandro, Grisolia Giulia, Lucia Umberto, Poskovic Emir, Spertino Filippo FIS/07 All VERCELLI 6.0
3 MF0727 Foundations of modern physics Lerda Alberto, Aschieri Paolo Maria FIS/02 All VERCELLI 6.0
3 MF0729 History and teaching of physics Barone Vincenzo FIS/08 All VERCELLI 6.0
3 MF0733 Laboratory of health physics Panzieri Daniele, Lerda Alberto, Fava Luciano FIS/07 All VERCELLI 9.0
3 MF0731 Laboratory on the physics energies and silicon technologies Ramello Luciano, Abrate Nicolo', Froio Antonio, Dulla Sandra FIS/01 All VERCELLI 9.0
3 MF0728 Measuring fundamental physical constants Panzieri Daniele, Bartosik Nazar FIS/01 All VERCELLI 9.0
3 MF0735 Physical techniques for diagnosis and therapy Ruspa Marta, Grassi Pietro, Piazza Daniele Giovanni FIS/07 All VERCELLI 6.0
3 MF0725 Physics of energy Ramello Luciano, Grassi Pietro, Arnone Enrico FIS/01 All VERCELLI 6.0
3 MF0899 Physics of semiconductors Perego Michele FIS/03 All VERCELLI 6.0
3 MF0734 Radioactivity and radioprotection Panzieri Daniele, Sitta Mario FIS/04 All VERCELLI 6.0
3 MF0730 Renewable energies for the future Grisolia Giulia, Lucia Umberto, Meschini Samuele, Noussan Michel, Zucchetti Massimo FIS/07 All VERCELLI 6.0
3 MF0726 Topics of energetic sustainability Distasi Carla, Ferrero Enrico, Aina Carmen, Andra' Chiara, Genovesio Aldo FIS/06 All VERCELLI 9.0
Data synched: 16/07/2026, 04:25