Obiettivi Formativi

L'obiettivo del Corso è quello di soddisfare le seguenti esigenze, ritenute fondamentali e prioritarie: evidenziare il carattere formativo e metodologico della Fisica negli studi biomedici; svolgere una certa integrazione della Fisica con altri argomenti facenti parte, in maniera più specifica, dei curricula degli studi biomedici o sanitari; mettere in risalto l'aspetto strumentale che deriva dall'impiego di molteplici fenomeni fisici, in particolare con scopi diagnostici e terapeutici. Il corso comprende, sinteticamente: Grandezze fisiche e loro misure; Meccanica del corpo rigido; Meccanica dei fluidi; Termologia e termodinamica; Fenomeni elettrici; Elettromagnetismo; Ottica geometrica; Onde meccaniche; Fisica Nucleare.

Metodi didattici

Il corso si svolgerà con lezioni frontali ed esercitazioni in aula. Queste ultime saranno finalizzate alla risoluzione di problemi di fisica.

Prerequisiti

La frequenza del corso necessita della conoscenza della matematica e della geometria di base.

Verifiche dell'apprendimento

L'esame finale consisterà in una valutazione orale dell'apprendimento degli argomenti presentati a lezione. Talvolta saranno valutate possibili risoluzioni di esercizi.

Programma del Corso

1. Le grandezza fisiche e loro misure • Definizione di grandezza fisica e sue dimensioni • Sistemi di Unità di Misura • Grandezze scalari e vettoriali 2. I fondamenti della meccanica • Cinematica: traiettoria e legge oraria, velocità e accelerazione, moto rettilineo uniformemente accelerato, moto circolare uniforme • Dinamica: le forze, i principi della dinamica traslatoria, Forza gravitazionale, Forza elastica, forze di attrito • Il teorema dell'Impulso • Lavoro ed energia: energia cinetica e teorema dell'energia cinetica, campi conservativi ed energia potenziale, conservazione dell'energia meccanica, potenza e rendimento 3. Statica e Dinamica rotatoria • Equilibrio di un corpo rigido esteso • Centro di massa e baricentro • Il momento di una forza • Dinamica del corpo rigido (traslatoria e rotatoria) • I vincoli e le leve (Articolazioni) • La meccanica della locomozione 4. Sforzi elastici • Sforzi di trazione • Isteresi elastica • Sforzi di taglio • Sforzi di torsione • Le fratture ossee 5. Meccanica dei Fluidi • Definizione di pressione e densità • Leggi dell'idrostatica • Il moto dei fluidi: Portata ed equazione di continuità, il teorema di Bernoulli, fluidi viscosi, moto laminare e turbolento, equazione di Poiseuille, il circuito idrodinamico del sangue, applicazioni del teorema di Bernoulli, la resistenza dei vasi, effetto della pressione idrostatica, lavoro e potenza cardiaca, misura della pressione del sangue • La tensione superficiale, forze di adesione e coesione, applicazioni della tensione superficiale, liquidi tensioattivi fenomeni di capillarità, embolia gassosa. • Sedimentazione e centrifugazione 6. Termologia e Termodinamica • Temperatura e scale termometriche • Quantità di calore e calore specifico • I gas perfetti e i gas reali • Lavoro in termodinamica • Trasformazione in termodinamica • Conservazione dell'energia: il primo principio della termodinamica • Il secondo principio della termodinamica • Entropia ed Entalpia • Meccanismi di trasmissione del calore: conduzione, convezione, irraggiamento • Metabolismo basale • Termoregolazione degli animali a sangue caldo 7. Diffusione e Osmosi • Le membrane nei sistemi biologici • La diffusione libera e attraverso le membrane • Membrane semipermeabili ed equilibri osmotici • Lavoro osmotico • Equilibri osmotici nei sistemi biologici • Accumulo di liquidi nei tessuti (edema) - lavoro osmotico per concentrare l'urea e metabolismo renale 8. Fenomeni Elettrici • Carica elettrica e forza di Coulomb • Il campo elettrostatico e il potenziale elettrostatico • Capacità di un conduttore, il condensatore • Correnti elettriche e leggi di Ohm • Effetto termico della corrente elettrica • Funzionamento di un pacemaker di base come esempio di circuito RC • Soluzioni elettrolitiche e dissociazioni elettrolitiche • Elettroforesi • Le attività bioelettriche nei sistemi biologici • La pompa sodio-potassio • Tracciati ECG, EEG ed EMG 9. Elettromagnetismo • Il campo magnetico • Flusso di campo magnetico e induzione elettromagnetica • Le onde elettromagnetiche e relativo spettro 10. Ottica Geometrica • Riflessione, rifrazione e riflessione totale • Le fibre ottiche e loro utilizzo in diagnostica medica • Il diottro • Le lenti sottili • L'occhio come sistema ottico: acuità visiva, i difetti ottici dell'occhio, il meccanismo della visione e la percezione dei colori 11. Le onde meccaniche • Il suono, pressione e intensità sonora, infrasuoni e ultrasuoni, Livelli di sensazione sonora, la fonazione, lo stetoscopio, gli ultrasuoni in medicina 12. Materia e Radiazioni • Gli atomi, i nuclei, la radioattività • Legge del decadimento radioattivo • I raggi X: produzione e uso in diagnostica medica • Effetti biologici R.I.