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Fisica applicata

 

Anno accademico 2014/2015

Codice dell'attività didattica
MED3079B
Docente
Prof. Caterina GUIOT (Docente Titolare dell'insegnamento)
Corso integrato
Periodo didattico
Primo semestre
Crediti/Valenza
2
SSD dell'attività didattica
FIS/07 - fisica applicata (a beni culturali, ambientali, biologia e medicina)
Lingua di insegnamento
Italiano
 
 

Obiettivi formativi

Lo studente dovrà prendere visione dell'insieme delle grandezze e delle leggi fisiche necessarie per una ragionevole comprensione della fenomenologia fisica presente nelle materie che sono oggetto del corso di studi.

 

Risultati dell'apprendimento attesi

- la conoscenza delle grandezze fisiche introdotte a lezione e delle rispettive unità di misura; - la comprensione dei fenomeni fisici discussi a lezione e delle leggi fisiche che li descrivono; - la comprensione critica delle applicazioni discusse all’ambito medico – biologico; - la capacità di risolvere semplici esercizi numerici.

 

Programma

Programma definitivo


Richiami di matematica
* Potenze, rapporti, proporzioni ed equivalenze. Percentuali.
* Equazioni di primo grado.
* Potenze e loro proprietà, potenze di 10.
* Geometria elementare, angoli piani, proprietà del triangolo rettangolo.
* Funzioni: retta, iperbole, parabola.

Introduzione alle grandezze fisiche ed alle unità di misura
* Definizione di grandezza fisica, grandezze fondamentali e derivate, costanti fisiche.
* Il sistema Internazionale di unità di misura, multipli e sottomultipli e l'uso delle potenze di 10.
* Grandezze scalari e grandezze vettoriali:
* somma, differenza e prodotto scalare di vettori. Vettore risultante.

Biomeccanica
* Cenni di cinematica:
* Spostamento, velocità ed accelerazione.
* Moto rettilineo uniforme ed uniformemente accelerato .
* Moto circolare uniforme: il periodo, la frequenza e l'accelerazione centripeta.
* Introduzione alle forze ed ai 3 principi della dinamica.
* Esempi di forze:
* la forza peso e l'accelerazione di gravità;
* la forza centripeta;
* la forza di attrito.
* Statica dei  corpi rigidi:
* il baricentro di un corpo rigido ed il baricentro del corpo umano;
* il momento di una forza e le condizioni di equilibrio di un corpo rigido;
* I vincoli e le condizioni di stabilità di un corpo su di un piano;
* le leve ed esempi di articolazioni umane.
* Energia meccanica e lavoro di una forza:
* l'energia cinetica;
* il lavoro della forza peso e l'energia potenziale;
* il principio di conservazione dell'energia meccanica;
* la potenza meccanica e rendimento meccanico.

Meccanica dei fluidi
* Introduzione ai fluidi:
* distinzione tra liquidi, gas e vapori;
* caratteristiche dei fluidi: diffusione, viscosità, comprimibilità. Il fluido ideale.
* Fluidostatica:
* definizione di densità e di pressione;
* la legge di Stevino ed alcune sue applicazioni:
* i vasi comunicanti ed il torchio idraulico;
* la misura della pressione atmosferica ed il mmHg;
* il manometro a liquido e  lo sfigmomanometro;
* gli effetti della gravità sulla pressione nei vasi sanguigni;
* la fleboclisi.
* il principio di Archimede ed il galleggiamento dei corpi.
* Fluidodinamica:
* il regime stazionario, la portata di in condotto e l'equazione di continuità; 
* Esempio: calcolo della portata del circolo sistemico e  la velocità del sangue nei diversi distretti.
* i fluidi ideali: il teorema di Bernoulli e sue applicazioni (aneurisma e stenosi);
* i fluidi reali:
* la resistenza idrodinamica, calcolo della resistenza di un soggetto sano ed un soggetto iperteso;
* il moto laminare, la formula di Poiseuille e la viscosità di un fluido;
* il regime turbolento e la velocità critica.
* Breve cenno sui fenomeni di superficie.


Termologia
* La temperatura ed il calore:
* le differenti scale termometriche ed il termometro clinico.;
* il calore come forma di energia e la caloria;
* il calore specifico, la capacità termica e le condizioni di equilibrio termico.
* Le trasformazioni di fase ed i calori latenti di fusione e di evaporazione.
* Meccanismi di trasmissione del calore nei sistemi biologici:
* conduzione, convezione ed irraggiamento;
* evaporazione e termoregolazione corporea.

I Gas
* La tavola periodica, la massa atomica, la mole ed il numero di Avogadro.
* I gas ideali:
* l'equazione di stato e le trasformazioni isoterme;
* miscuglio di gas, frazione molare, pressione parziale e legge di Dalton.
* I gas reali e le trasformazioni isoterme:
* la tensione di vapore e l'umidità relativa.

Le soluzioni diluite
* Le soluzioni liquide e la concentrazione: esempio della composizione del plasma.
* Diffusione libera e legge di Fick.
* Membrane semipermeabili e fenomeni osmotici:
* la legge di Van't Hoff.;
* le soluzioni isotoniche.
* Diffusione di gas nei liquidi: legge di Henry.

Fenomeni elettrici 
* Il modello atomico e la carica elettrica.
* La legge di Coulomb, il campo elettrico ed il potenziale elettrico. Esempio del campo elettrico uniforme.
* La capacità elettrica ed i condensatori.
* L'elettronvolt.
* La corrente elettrica, le leggi di Ohm e la resistenza elettrica.
* Circuiti elettrici: resistenze in serie ed in parallelo, potenza elettrica ed effetto Joule.
* Breve cenno sulle correnti alternate, sull'elettrolisi e sui fenomeni magnetici.

Le onde (facoltativo)
* Generalità:
* onde longitudinali ed onde trasversali, onde meccaniche ed elettromagnetiche;
* onde periodiche: frequenza, periodo, lunghezza d'onda e velocità di propagazione delle onde;
* intensità di un'onda e legge del quadrato della distanza.
* Le onde acustiche ed il suono:
* generalità;
* effetti di riflessione e rifrazione;
* caratteristiche del suono: altezza, intensità e timbro;
* l'orecchio umano, il decibel e la curva di udibilità.
* Le onde elettromagnetiche e la luce:
* la velocità della luce e lo spettro delle onde elettromagnetiche;
* l'indice di rifrazione e dispersione della luce. Angolo limite;
* le lenti sottili e la costruzione grafica delle immagini. Il potere diottrico;
* l'occhio umano e le anomalie visive.

Radiazioni (facoltativo)
* I quanti della radiazione elettromagnetica (fotoni).;
* energia;
* emissione ed assorbimento nelle transizioni atomiche.
* Radiazioni ionizzanti ed interazione con la materia:
* il fenomeno della ionizzazione;
* interazione dei fotoni con la materia: effetto fotoelettrico, Compton e produzione di coppie;
* interazione di elettroni con la materia: frenamento e ionizzazione diretta.
* Produzione di radiazioni ionizzanti:
* produzione ed assorbimento dei raggi X nei tessuti. L'immagine radiologica;
* radioattività:
* curva di stabilità e radioisotopi;
* decadimenti ((e ( e la legge del decadimento radioattivo;
* attività di una sorgente e tempo di dimezzamento.
* Cenni sugli effetti biologici delle radiazioni ionizzanti.

 

Testi consigliati e bibliografia

Qualsiasi testo di fisica delle scuole superiori oppure, in ordine di preferenza: - V.Monaco, R.Sacchi, A.Solano, Elementi di Fisica, McGraw-Hill (2007) - E.Ragozzino, Elementi di Fisica, EdiSES (1998) - A.H.Cromer, Fisica, Piccin (1980) - M.Fazio, G.Tosi, G.Eulisse, M.Pertosa, Fondamenti di Fisica e Biofisica, edizioni SORBONA (1990) -

 
Ultimo aggiornamento: 30/04/2015 10:06
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