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Docente
DANIELE CHIRIU (Tit.)
Periodo
Secondo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
ITALIANO 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[60/60]  FISICA [60/00 - Ord. 2012]  PERCORSO COMUNE 6 48

Obiettivi

Conoscenza e capacità di comprensione:
Lo studente al termine del corso avrà acquisito conoscenze relative ai principi generali della fisica dell'atmosfera, dell'irraggiamento solare, delle fonti di energia, dei decadimenti radioattivi e degli effetti biologici della radiazione.
In particolare, lo studente dovrà conoscere le grandezze fisiche utilizzate per descrivere i fenomeni atmosferici e l'irraggiamento solare e le relazioni tra queste grandezze. Dovrà essere in grado di comprendere i principi di funzionamento degli aerogeneratori, degli impianti fotovoltaici, dei collettori solari, delle centrali idroelettriche, delle centrali nucleari. Dovrà conoscere i principi di base del decadimento radioattivo e dei suoi effetti sui sistemi biologici, i principi generali della dosimetria e dei rivelatori.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Lo studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze apprese allo studio dei fenomeni atmosferici e dell'irraggiamento solare. Dovra' avere la capacità di identificare, formulare e risolvere problemi connessi all'applicazione dei sistemi di conversione dell'energia da fonti rinnovabili e non rinnovabili. Dovrà saper applicare le conoscenze dei principi di base della radioattività e della interazione radiazione-materia all’interpretazione dei risultati sperimentali ottenuti con tecniche dosimetriche.

Autonomia di giudizio:
Lo studente dovrà avere la capacità di formulare giudizi autonomi sui modelli relativi alla fisica dell’atmosfera ed alla climatologia. Dovrà essere in grado di affrontare autonomamente le problematiche correlate alla produzione di energia da fonti rinnovabili e non rinnovabili. Dovrà saper valutare in maniera autonoma gli effetti della radiazione e i problemi connessi alla radioprotezione.

Abilità comunicative:
Lo studente dovrà aver acquisito la capacità di descrivere la fisica dell’atmosfera e l'irraggiamento solare usando un linguaggio formale appropriato. Dovrà essere in grado di comunicare problemi e soluzioni relativi all'uso dei sistemi di produzione di energia da fonti rinnovabili e non rinnovabili, dovrà saper descrivere la fenomenologia del decadimento radioattivo e i principi e le tecniche utilizzati nell'ambito della dosimetria.

Capacità di apprendimento:
Lo studente al termine del corso avrà acquisito consapevolezza non solo sui contenuti del programa, ma anche sulla necessità di operare sempre e comunque uno
studio continuo ed autonomo, a causa del costante progresso scientifico e tecnologico. Sarà in grado, per tanto, di proseguire gli studi con maggiore autonomia, consapevolezza e discernimento, riconoscendo che l’apprendimento autonomo caratterizzerà comunque tutto l’arco della sua vita professionale.

Prerequisiti

Conoscenza dei fondamenti di fisica generale, in particolare cinematica, meccanica, termodinamica, meccanica dei fluidi ed elettromagnetismo.

Contenuti

Fisica Applicata (alla Medicina, Biologia, Ambiente, Beni Culturali)
1) Fisica dell'atmosfera
Stratificazione e composizione dell'atmosfera
Variazione della pressione con la quota
Variazione della temperatura con la quota
Condensazione del vapore e formazione delle nuvole
Gradiente di pressione, forza di Coriolis e circolazione dei venti
Aree cicloniche e anticicloniche
Cella di Hadley, cella di Ferrel, cella polare
2) Il vento e l'energia eolica
Intensità e potenza del vento
Forza esercitata dal vento su un profilo aerodinamico
Portanza, coefficiente di portanza
Gli aerogeneratori
Potenza massima erogata da una turbina ideale
Coefficiente di Betz
3) Irraggiamento solare
Spettro solare
Temperatura sulla superficie del Sole e intensità di emissione
Potenza irraggiata dal Sole e intercettata dalla Terra
Albedo, Condizioni di equilibrio e calcolo della temperatura teorica media terrestre
Effetto serra
4) Energia fotovoltaica
Livelli energetici degli elettroni negli isolanti e nei semiconduttori. Struttura a bande
Conduzione elettrica nei semiconduttori
Semiconduttori drogati di tipo p e n
La giunzione p-n, la cella fotovoltaica
Potenza di un impianto fotovoltaico
5) La radioattività
La legge del decadimento radioattivo
Vita media, tempo di dimezzamento
Attività di una sorgente radioattiva
Decadimenti alfa, beta e gamma
Radioisotopi naturali primordiali e cosmogenici
Le famiglie radioattive
6) Il reattore nucleare
La fissione nucleare
La reazione a catena
Moderazione dei neutroni
Isotopi dell'Uranio
Arricchimento dell'Uranio
Tipi di centrali nucleari
7) Fisica medica e archeometria
Interazioni dei raggi X con la materia
Sezione d'urto, coefficiente di attenuazione lineare
Produzione dei raggi X, spettro dei tubi a raggi X
Imaging con raggi X
Grandezze dosimetriche
Datazione dei reperti organici con la tecnica del C14
Analisi della composizione chimica con la tecnica XRF

Metodi Didattici

Lezioni frontali: 32 ore
Esercitazioni: 16 ore
Le esercitazioni consistono nello svolgimento di semplici problemi numerici ed esercizi alla lavagna.

Verifica dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento avviene attraverso un esame finale, che accerta l’acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese tramite lo svolgimento di una prova scritta della durata di 1 ora e 30 minuti e di una prova orale.

La prova scritta è composta da circa 30 quesiti, di cui circa due terzi quiz a risposta multipla di teoria su tutto il programma, e un terzo esercizi simili a quelli svolti a lezione durante le esercitazioni alla lavagna.
Alla prova scritta verrà attribuito un voto in trentesimi in base al numero di risposte corrette. Nel caso degli esercizi verrà valutata anche la capacità di interpretazione del testo dell'esercizio, la capacità di identificare le formule corrette da utilizzare per lo svolgimento, la correttezza del procedimento seguito per risolverlo. Per poter accedere alla prova orale lo studente deve conseguire nella prova scritta un voto almeno pari a 15/30.

La prova orale inizierà con l'esposizione di un argomento a scelta dello studente sul programma svolto. Il docente potrà interrompere lo studente per chiedergli di chiarire o approfondire alcuni aspetti. Successivamente, il docente porrà allo studente domande su tutto il programma, volte ad accertare sia la conoscenza delle parti teoriche svolte a lezione che la capacità di affrontare semplici problemi numerici.

Il superamento dell’esame sarà garantito agli studenti che dimostreranno padronanza e capacità operativa in relazione ai concetti chiave illustrati nell’insegnamento. Un punteggio più elevato sarà attribuito agli studenti che dimostreranno di aver compreso tutti i contenuti dell’insegnamento, risolvendo anche semplici problemi numerici, applicazioni delle parti teoriche. Il mancato superamento dell’esame potrà essere dovuto all’insufficiente conoscenza dei concetti chiave, alla mancata padronanza del linguaggio tecnico o alla mancata capacità di risolvere gli esercizi proposti (richiesti anche in sede di esame orale).

Testi

1) Titolo: Environmental Physics. Autori: Egbert Boeker, Rienk van Grondelle. Editore: Wiley
2) Titolo: Fondamenti di dosimetria delle radiazioni ionizzanti. Autore: Fedele Laitano. Editore: ENEA

Altre Informazioni

Le slide delle lezioni sono a disposizione degli studenti tramite Internet.

Questionario e social

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