Obiettivi Formativi

Fornire allo studente conoscenze di base necessarie per interpretare e comprendere i principi, le leggi e le applicazioni fisiche alla base dei differenti meccanismi biologici e delle tecniche di indagine e di intervento richiesti in campo biologico e biomedico.

Prerequisiti

Concetti di base di algebra, geometria ed analisi matematica.

Verifiche dell'apprendimento

Verifica ad itinere durante il corso; esami orali finali; calcolo di grandezze semplici; Risoluzione esercizi; Capacità di ragionamento sugli argomenti di Fisica svolti.

Programma del Corso

Introduzione Grandezze fisiche e unità di misura - Equazioni dimensionali – Cenni di algebra vettoriale - Misure, errori e scarto quadratico medio. 1. Meccanica Cinematica: Moto rettilineo, circolare e armonico – Principi della dinamica – Forza gravitazionale, centrifuga, elastica e di attrito – Sistemi di riferimento – Lavoro e potenza – Energia cinetica, potenziale ed elastica – Principi di conservazione dell’energia e della quantità di moto – Corpo rigido e centro di massa – Momento meccanico – Condizioni generali di equilibrio – Equilibrio in alcuni sistemi biologici. 2. Meccanica dei fluidi Leggi della statica e della dinamica dei fluidi – Teorema di Bernoulli – Aneurisma e stenosi – Fluidi reali – Legge di Poiseuille – Numero di Reynolds – Sedimentazione e centrifugazione – Processi osmotici e diffusivi – Fenomeni molecolari di superficie – Leggi di Laplace e di Jurin - Circolo ematico. 3. Termodinamica Termometria e calorimetria – Punto triplo dell’acqua – Equivalente meccanico della caloria – Bilancio energetico dell’organismo – Propagazione del calore – Equazione di stato dei gas perfetti – Interpretazione microscopica delle grandezze termodinamiche – Trasformazioni termodinamiche – Primo principio della termodinamica – Equazioni di Mayer e di Poisson – Secondo principio della termodinamica – Ciclo di Carnot – Entropia – Gas reali - Respirazione. 4. Elettricità Struttura dell’atomo – Carica elettrica e fenomeni elettrostatici – Legge di Coulomb – Campo e potenziale elettrico – Teorema di Gauss – Dipolo elettrico – Capacità elettrica – Corrente e resistenza elettrica – Legge di Ohm – Effetto Joule – Voltmetri ed amperometri – Circuiti RC – Conduzione elettrica nei liquidi – Membrane biologiche – Potenziale e conduzione bioelettrica. 5. Magnetismo Campo e induzione magnetica – Leggi di Biot-Savart, Lorentz e Laplace – Legge di Gauss per il magnetismo – Dipolo magnetico – Legge di Lentz – Induttanza – Circuiti RL – Circuiti oscillanti RLC – Onde elettromagnetiche 6. Ottica Radiazioni luminose – Leggi di Snell – Diottro sferico – Occhio - Lenti sottili ed equazioni dei punti coniugati – Costruzione delle immagini – Occhio ed ametropie visive – Microscopio ottico ed elettronico – Potere risolutivo – Fenomeni di interferenza, diffrazione e polarizzazione della luce- Laser e sue applicazioni in campo biologico. 7. Acustica Propagazione delle onde elastiche – Fenomeni di risonanza e di interferenza – Caratteri distintivi del suono – Audiometria – Effetto Doppler – Ultrasuoni in campo bio-medico. 8. Fisica del Nucleo Radiazioni elettromagnetiche e corpuscolari – Energia di legame del nucleo – Radioattività e legge del decadimento radioattivo - Produzione di raggi X e di raggi gamma – Legge di Lambert – Applicazioni in campo bio-medico - Tecniche diagnostiche e terapeutiche.