Fisica applicata
Lezioni, esempi, quesiti a risposta multipla e pro
di Kane J.W., Sternheim M.M. Edizione.: edizione 2013 Edizione IT.: integrata e coordinata da Cannistraro/Indovina Prezzo: 75,00 Euro
Presentazione dell'edizione italiana
Criteri fondamentali nella scelta di un libro di testo sono I'efficacia didattica dell'esposizione, 1'adeguatezza dei contenuti e il livello della trattazione in relazione alle finalità dell'insegnamento. Inoltre, affinché un testo possa essere adottato da più docenti, appare anche importante che esso contenga una grande scelta di argomenti trattati ciascuno in modo autonomo, cosicché ogni docente possa compilare un proprio programma usufruendo abbastanza liberamente del materiale del testo secondo criteri derivanti dalla propria esperienza personale. Quest'ultimo aspetto assume un peso particolare nel caso della Fisica Biomedica, perché la materia ha un tipico carattere di interdisciplinarietà e spazia entro vastissimi confini, per cui ogni docente e costretto ad approfondire solo alcuni specifici argomenti a causa della limitata durata del corso.
Abbiamo pertanto considerato con grande interesse 1'apparizione sul mercato internazionale del testo di Fisica Biomedica di J. W. Kane e M. M. Sternheim, e abbiamo accettato con entusiasmo la cura dell'edizione italiana, poiché ci e sembrato che esso contenga compromessi accettabili tra queste esigenze fondamentali e che sia stato scritto per studenti con una preparazione di base qualitativamente e quantitativamente non dissimile da quella delle nostre matricole di Medicina, Scienze Biologiche, Scienze Naturali e Farmacia.
Quanto alla efficacia didattica di questo testo, siamo convinti che 1'uso di un linguaggio conciso e la decisa schematizzazione degli argomenti adottata dagli Autori ha consentito una trattazione sufficientemente completa della fisica di un gran numero di problematiche biomediche in un volume pur contenuto, senza aver inciso sulla chiarezza di esposizione. .
L'adeguatezza qualitativa del copioso materiale didattico elaborato ci è parsa esemplare per un corso introduttivo di Fisica Biomedica, risultando la fisica molto ben integrata con la medicina e la biologia in riguardo alle finalità del corso. I contenuti scelti dagli Autori denotano una loro cultura medico-biologica esemplarmente vasta e profonda, resa efficace da un notevole lavoro di documentazione in campo biomedico, sia in termini di dati, spesso sunteggiati in tabelle e grafici, sia in termini di iconografia, di particolare interesse applicativo. In confronto ad altri testi, dove pure appaiono numerosi gli esempi presi dalla biologia e dalla medicina, 1'impostazione data dagli Autori a questo corso di fisica appare adeguatamente realistica ed efficace se si tiene conto che gli studenti a cui il testo e destinato non saranno professionalmente né dei fisici né dei tecnici. Quanto agli studenti di Medicina, la maggior parte di essi userà nella pratica quotidiana alcune nozioni ed alcune abilita metodologiche prese dalla fisica nella osservazione e nella descrizione di una vasta serie di complesse fenomenologie, caratterizzate da un enorme grado di variabilità, con un approccio necessariamente empirico che poco o nessuno spazio lascia a tentativi di speculazione e di generalizzazione.
Questi infatti sono propri della ricerca scientifica e risultano di fatto in contrasto con i principi deontologici del medico, che deve sempre prescrivere una qualche terapia per il suo paziente con le sole informazioni che la tempestività dell'intervento gli permette di ricavare. Analoghe conclusioni possono essere raggiunte in riguardo agli aspetti pratici delle professioni di biologo, di naturalista e di tecnologo farmaceutico.
Il frequente ricorso ad esempi numerici, che caratterizza il testo, concretizza i concetti senza interrompere la continuità della trattazione ed invita costantemente lo studente ad eseguire calcoli semplici e di uso corrente permettendo di raggiungere questo obiettivo didattico, che riteniamo fondamentale data la scarsa dimestichezza con 1'algebra dimostrata dalla maggior parte dei nostri studenti. Il gran numero di esercizi e problemi copre ampiamente tutto il materiale presentato, e la loro disposizione per difficoltà di calcolo e di impostazione attesta che sono stati messi a punto con una esperienza didattica certamente lunga e fruttuosa. Questo ampio materiale esercitazionale potrà essere utilmente impiegato per la verifica dell'apprendimento anche in sede di esame. D'altra parte riteniamo che ogni insegnamento in campo fisico, perché possa essere in qualche modo utile, deve anche permettere allo studente 1'acquisizione di alcune abilità fondamentali nella risoluzione di problemi pratici nel suo settore di attività. L'impegno dimostrato dagli Autori in questa direzione corrisponde a questa visione dell'insegnamento della fisica; per altro non si sono voluti inserire i metodi del calcolo infinitesimale e integrale che, essendo sconosciuti alla maggior parte degli studenti, avrebbero certamente polarizzato 1'attenzione di questi e lo sforzo dei docenti col rischio di svuotare il corso di contenuti fisici significativi.
Invece, un approccio didattico basato solo su una serie di speculazioni astratte su alcune leggi pur fondamentali della fisica, darebbe una preparazione accettata e utilizzabile solo da una esigua percentuale degli studenti, mentre causerebbe un amareggiato rifiuto dell'insegnamento della fisica da parte di tutti gli altri. Tutti, inoltre, resterebbero sprovvisti sia di necessarie abilità fisiche pratiche per il loro lavoro quotidiano, sia di una descrizione fisica quantitativa delle fenomenologie biologiche e mediche di base e delle nozioni fondamentali sui principi di funzionamento e sull'uso della moderna strumentazione biomedicale. Un approccio di questo tipo non ci è mai sembrato accettabile, e la recente modifica apportata all'ordinamento didattico universitario con il cambiamento di denominazione del corso di Fisica in quello di Fisica Medica, voluto dalla maggioranza dei docenti, garantisce che questo aspetto del problema non sarà più sottovalutato in futuro. Verrà quindi anche a cessare quell'attitudine alla contestazione degli studenti nei confronti della fisica che ha indotto buona parte delle Facoltà di Medicina a rendere non obbligatorio il corso e che aveva una sua ragione d'essere - ben al di la di ogni componente goliardica - nella estraneità del corso agli aspetti professionali della laurea, scelta da studenti fortemente motivati. D'altra parte, il tempo messo a disposizione della fisica e talmente limitato che una scelta deve essere fatta tra due tipi di approccio così diversi. La nostra scelta significa quindi che riteniamo più corretto da un punto di vista didattico, che i problemi di un approfondimento metodologico alla ricerca debbano essere affrontati in sede di dottorato di ricerca e non nell'ambito di un corso del primo anno di Università.
L'organizzazione del testo è tale da permettere una notevole elasticità nella scelta degli argomenti, per cui capitoli interi o singoli paragrafi possono essere omessi senza compromettere la comprensibilità e la completezza di ciò che segue. Questo obiettivo è stato conseguito sia grazie al ricorso alla ripetizione piuttosto che al richiamo, sia grazie alla suddivisione di ogni capitolo in due parti, una di base e 1'altra di complementi, differenziate anche dal punto di vista tipografico, pur essendo logicamente ben collegate. Di queste parti, la prima è del tutto autosufficiente e ricca di esempi, esercizi e problemi, e la seconda presenta solitamente una omogenea ed efficace concretizzazione delle leggi fisiche ed è a sua volta completata da esercizi e problemi di carattere applicativo. Pur nella vastità dei temi trattati, che inevitabilmente comporta squilibri qualitativi e quantitativi tra diverse parti di un testo, il rigore della trattazione è sufficientemente rispettato e risulta senz'altro adeguato agli scopi didattici che il corso si propone.
II delicato equilibrio mediamente raggiunto dagli Autori tra rigore metodologico e semplicità espositiva, unito alla omogeneità della trattazione, all'elasticità nella organizzazione del materiale didattico e alla finalizzazione delle informazioni qualitative e quantitative date, ci ha indotto a rispettare quanto più possibile anche certe scelte, di argomenti e di trattazioni, apparentemente discutibili, che però, ad un attento esame, risultano spesso frutto di difficili compromessi tra molte esigenze e che potranno essere riviste in future edizioni alla luce di una meditata esperienza didattica.
Nella prima edizione italiana abbiamo cercato, in relazione a vari problemi pratici e per quanto ci e stato possibile, di attenuare nell'esposizione il riflesso della matrice anglosassone del testo originale, per quanto riguarda, in particolare, simboli, unità di misura e terminologia. Per altro, ci è sembrato opportuno mantenere la notazione decimale anglosassone, cioè il punto decimale, in quanto questa notazione è ormai entrata stabilmente nell'uso scientifico e tecnico in campo internazionale. La vasta e pertinente bibliografia fornita dagli Autori al termine di ogni capitolo è stata lasciata inalterata, anche se in lingua inglese, quale stimolo ad un ulteriore approfondimento, che potrà essere fatto su materiale in lingua inglese facilmente reperibile. Alcune Note sono state aggiunte solo dove ci sono apparse strettamente necessarie per chiarire soprattutto terminologia e definizioni.
Nel complesso, riteniamo che questo testo è quello che attualmente mostra il maggiore sforzo di impostazione e di elaborazione per una sua utilizzazione ampia ed efficace da parte degli studenti di fisica dell'indirizzo biologico e medico. Proponiamo pertanto questa prima edizione a docenti e studenti, dai quali risulteranno graditi commenti e suggerimenti.
Ci è gradito nell'occasione ringraziare i numerosi colleghi che ci hanno incitato nell'intraprendere e nel proseguire questa opera. Alla Dott. Maria Guerrisi e a Giovanna Franconi va la nostra sentita gratitudine per 1'efficiente collaborazione prestata nel lavoro di traduzione. Infine esprimiamo particolari ringraziamenti e sincere congratulazioni all'Editore e al suo staff tecnico per aver accolto le nostre continue richieste e per essere riusciti, nonostante ciò, a stampare il testo in un tempo irragionevolmente breve.
Roma, Novembre 1979
C. FRANCONI, A. MAGRINI
Indice:
PARTE UNO /LEGGI GENERALI DEL MOTO
CAPITOLO 1 - MOTO RETTILINEO
CAPITOLO 2 - MOTO IN DUE DIMENSIONI
CAPITOLO 3 - LE LEGGI DI NEWTON
CAPITOLO 4 - STATICA
CAPITOLO 5 - IL MOTO CIRCOLARE
PARTE DUE/ ALTRI ARGOMENTI DI MECCANICA
CAPITOLO 6 - LAVORO, ENERGIA E POTENZA
CAPITOLO 7 - IMPULSO E OUANTITA' DI MOTO
CAPITOLO 8 - PROPRIETA' ELASTICHE DEI MATERIALI
CAPITOLO 9 - MOTO VIBRATORIO
PARTE TRE/ IL CALORE
CAPITOLO 10 - TEMPERATURA, COMPORTAMEN TO DEI GAS
CAPITOLO 11 - TERMODINAMICA
CAPITOLO 12 - PROPRIETA' TERMICHE DELLA MATERIA
PARTE QUATTRO/ I FLUIDI
CAPITOLO 13 - MECCANICA DEI FLUIDI NON VISCOSI
CAPITOLO 14 - FLUSSO DEI FLUIDI VISCOSI
CAPITOLO 15 - FORZE DI COESIONE NEI LIQUIDI
PARTE CINQUE
CAPITOLO 16 - FORZE ELETTRICHE, CAMPI E POTENZIALI
CAPITOLO 17 - CORRENTE CONTINUA
CAPITOLO 18 - LA CONDUZIONE NERVOSA
CAPITOLO 19 - MAGNETISMO
CAPITOLO 20 - CORRENTI E CAMPI INDOTTI
PARTE SEI
CAPITOLO 21 - LE ONDE
CAPITOLO 22 - LE ONDE SONORE
CAPITOLO 23 - PROPRIETA' ONDULATORIE DELLA LUCE
CAPITOLO 24 - SPECCHI, LENTI E STRUMENTI OTTICI
PARTE SETTE/FISICA MODERNA
CAPITOLO 25 - RELATIVITA' RISTRETTA
CAPITOLO 26 - PROPRIETA' CORPUSCOLARI DELLA LUCE: IL FOTONE
CAPITOLO 27 - PROPRIETA' ONDULATORIE DELLA MATERIA
PARTE 8/ATOMI E MOLECOLE
CAPITOLO 28 - MECCANICA QUANTISTICA E STRUTTURA ATOMICA
CAPITOLO 29 - STRUTTURA DELLA MATERIA
APPENDICE A - TAVOLE PERIODICHE DEGLI ELEMENTI
APPENDICE B - RICHIAMI DI MATEMATICA
APPENDICE C - FATTORI DI CONVERSIONE DELLE UNITA’ DI MISURA
APPENDICE D - COSTANTI FISICHE
APPENDICE E - ALFABETO GRECO
RISPOSTE AGLI ESERCIZI E AI PROBLEMI DI NUMERO DISPARI
VOLUME SECONDO
UNITA' CINQUE - ELETTRICITA E MAGNETISMO
CAPITOLO DICIOTTO - FORZE, CAMPI E POTENZIALI ELETTRICI
CAPITOLO DICIANNOVE - CORRENTI CONTINUE
CAPITOLO VENTI - LA CONDUZIONE NERVOSA
CAPITOLO VENTUNO - MAGNETISMO
CAPITOLO VENTIDUE - CORRENTI E CAMPI INDOTTI
UNITA’ SEI - MOTI ONDULATORI
CAPITOLO VENTIQUATTRO - IL SUONO
CAPITOLO VENTICINQUE - PROPRIETA ONDULATORIE DELLA LUCE
CAPITOLO VENTISEI - SPECCHI, LENTI E STRUMENTI OTTICI
UNITA’ SETTE - FISICA MODERNA
CAPITOLO VENTISETTE – RELATIVITA’ SPECIALE
CAPITOLO VENTOTTO – PROPRIETA’ CORPUSCOLARI DELLA LUCE: IL FOTONE
CAPITOLO VENTINOVE - PROPRIETA ONDULATORIE DELLA MATERIA
UNITA’ OTTO - ATOMI E MOLECOLE
CAPITOLO TRENTA - MECCANICA QUANTISTICA E STRUTTURA ATOMICA
CAPITOLO TRENTUNO - STRUTTURA DELLA MATERIA
CAPITOLO TRENTADUE - RISONANZA NUCLEARE MAGNETICA
