Fisica e statistica

· Introduzione e Sistemi di Misura: Ruolo della misurazione nella vita quotidiana e scientifica. Il Sistema Imperiale Britannico e i criteri storici di divisibilità. Il Sistema Internazionale di unità di misura (SI): le 7 unità fondamentali (con focus su metro, chilogrammo, secondo, ampere), multipli e sottomultipli decimali, vantaggi e limitazioni del sistema.
· Meccanica (Cinematica e Dinamica):
◦ Definizione quantitativa di velocità, velocità media e velocità istantanea; calcoli e conversioni di unità di misura. Rappresentazione grafica del moto. Studio cinematico dei corpi: moto rettilineo uniforme, moto uniformemente accelerato (accelerazione di gravità sulla Terra e sulla Luna) e moto armonico.
◦ Dinamica newtoniana e cause del moto: i tre principi della dinamica (inerzia, proporzionalità tra forza e accelerazione, azione e reazione). Concetto di massa inerziale e differenza tra massa e peso. Forze e statica dei corpi.
· Lavoro, Energia e Potenza: Definizione fisica di lavoro e sue unità di misura (Joule, caloria, kWh). Il concetto di energia come capacità di compiere lavoro; forme di energia (cinetica, potenziale gravitazionale, elastica, chimica, termica, elettrica e sonora) ed esempi di conversione ed efficienza nella vita reale. Legge di conservazione dell'energia. Definizione di potenza e calcolo dei consumi energetici; cenni sulla produzione, fonti energetiche.
· Fenomeni ondulatori e Acustica:
◦ Moti oscillatori: oscillazioni libere, oscillazioni smorzate (forze viscose e smorzamento critico) e fenomeno della risonanza (esempi su altalene, casse armoniche, edifici antisismici e satelliti).
◦ Definizione di onda: propagazione di energia senza passaggio di materia. Onde trasversali e longitudinali (onde sismiche, onde del mare). Definizione di pressione nei fluidi (Pascal e atmosfera) e meccanismo microscopico di propagazione delle onde sonore come onde di pressione (compressione e rarefazione).
◦ Onde sinusoidali e loro caratteristiche: ampiezza, frequenza (limiti di udibilità umana, ultrasuoni, curve isofoniche) e fase. Intensità sonora e legge dell'inverso del quadrato. La percezione sensoriale e la legge di Weber-Fechner; introduzione matematica alla scala logaritmica e misura in decibel (dB).
◦ Interazione tra onde: principio di sovrapposizione e fenomeno dell'interferenza (costruttiva, distruttiva e cuffie a cancellazione del rumore). Relazione tra velocità del suono, frequenza e lunghezza d'onda. Fenomeno dei battimenti, dell'eco e del riverbero.
◦ Strumenti musicali e scomposizione in frequenze: il timbro del suono e le onde stazionarie (nodi e ventri). Strumenti a corda e serie armonica; strumenti ad aria (tubi aperti e chiusi-aperti). Teorema e trasformata di Fourier per l'analisi spettrale del suono e del rumore; cenni sul filtraggio acustico. L'effetto Doppler: variazioni di frequenza e lunghezza d'onda in avvicinamento e allontanamento.

- Metrologia: misure dirette ed indirette, grandezze fisiche, unità di misura, gli strumenti di misura, caratteristiche e criteri di scelta degli strumenti di misura, sensibilità, precisione e prontezza; Errori sistematici e casuali, intervalli di confidenza; ordini di grandezza e cifre significative.
- Studio delle incertezze nelle misure fisiche: propagazione degli errori (somma, differenza, prodotto, quoziente, somma in quadratura). Errori di misura e loro rappresentazione: intervallo di confidenza, cifre significative, consistenza/discrepanza tra misure, verifica di leggi fisiche.
- Elementi di elettricità: Legge di Coulomb. Campo elettrostatico. Teorema di Gauss e sue applicazioni. Potenziale elettrostatico. Conduttori ed isolanti. Concetto di capacità. Condensatori in serie e in parallelo. Effetto del dielettrico nei condensatori. Energia accumulata in un condensatore. Il movimento delle cariche: intensità di corrente elettrica. Conduttori ohmici. Leggi di Ohm. La potenza associata a un dispositivo in funzione di corrente e tensione. Generatori di tensione ideali. Resistenza interna del generatore. Cenni delle Leggi di Kirchhoff dei circuiti. Risoluzione di un circuito. Resistenze in serie e parallelo.
- Elementi di magnetostatica: Generalità sul campo magnetico. Forza di Lorentz. Flusso del campo magnetico. Cenno al comportamento magnetico dei materiali: diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo.
- Strumentazione per le misure elettriche: Amperometri, Voltometri, Principi di funzionamento base. Tester e multimetro digitale. Principi di funzionamento e applicazioni.
- Esercitazioni dedicate.

1. Il linguaggio statistico
- che cosa fa lo statistico medico
- la raccolta dei dati
- le scale di misura delle informazioni raccolte
- come sintetizzare e descrivere i dati
- interpretazione critica dei dati
- immagini e numeri come strumento di descrizione
- una cosa alla volta o più cose insieme: descrivere singoli aspetti o descrivere relazioni.
2. L'incertezza
- come trattare l'incertezza
- come farne strumento di conoscenza
- conoscere le probabilità e quantificare i rischi
- errori di misura e loro distribuzione.
- un esempio di sicure incertezze: lo screening di popolazione
3. Come costruire conoscenza
- studi epidemiologici e studi clinici: che cosa sono, come si pianificano, di quali strumenti si avvalgono
- la relazione causale incerta: misurare i rischi e capirne il significato in ambito epidemiologico
4. Conoscere attraverso (e nonostante) il caso
- saper usare le regole del caso
- dalla popolazione al campione, dal campione alla popolazione
- riporre fiducia in ciò che vedo per conoscere ciò che non vedo (l'inferenza)
- l'intervallo di confidenza ovvero un forse molto preciso