Università di Perugia - Facoltà di Medicina e Chirurgia

Università di Perugia - Facoltà di Medicina e Chirurgia - Corso di Laurea in Fisioterapia
FISICA
Docente: Prof. Andrea Biscarini
OBIETTIVI DEL CORSO
• Illustrare le leggi fondamentali della meccanica (del punto materiale, del corpo rigido, dei fluidi), della
termodinamica e dell’elettromagnetismo.
• Fornire agli studenti gli strumenti necessari per affrontare con rigore metodologico i problemi fisici che si
presentano in campo medico-biologico.
PROGRAMMA
Introduzione (la fisica e il metodo scientifico, grandezze fisiche, sistemi di unità di misura e Sistema
Internazionale, dimensioni fisiche ed equazioni dimensionali, misure ed errori di misura).
Elementi di analisi matematica (funzioni reali di variabile reale, derivata, differenziale, integrale indefinito,
integrale definito, equazioni differenziali del primo ordine e di primo grado a variabili separabili).
Algebra vettoriale (vettore, componente di un vettore rispetto a una retta orientata, componenti cartesiane,
somma vettoriale, moltiplicazione di un vettore per uno scalare, differenza fra vettori, versore,
rappresentazione cartesiana di un vettore, prodotto scalare, prodotto vettoriale).
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Cinematica dell'elemento materiale (il punto materiale, traiettorie ed equazione oraria, equazioni
parametriche del moto, vettore posizione, vettore spostamento, vettore velocità, vettore accelerazione, moto
rettilineo uniforme e moto rettilineo uniformemente vario, velocità angolare, accelerazione angolare, moto
circolare, moto armonico).
Dinamica dell’elemento materiale (principio di relatività galileiana, sistemi inerziali, i principi della
dinamica dell'elemento materiale, le leggi delle forze, forza elastica, forza di attrazione gravitazionale,
resistenze di mezzi fluidi, reazioni vincolari, forze apparenti, forza peso, il moto del proiettile, oscillazioni
libere, smorzate e forzate).
Lavoro ed energia (lavoro, energia, energia cinetica, teorema del lavoro, forze conservative, energia
potenziale, principio di conservazione dell’energia potenziale, potenza)
Meccanica dei sistemi (centro di massa, quantità di moto, forze interne e forze esterna, I equazione cardinale
della dinamica dei sistemi, principio di conservazione della quantità di moto, momenti di inerzia, momenti di
una forza, II equazione cardinale della dinamica dei sistemi, principio di conservazione del momento della
quantità di moto, equazioni cardinali della statica dei sistemi, le leve, biomeccanica del sistema muscoloscheletrico).
***
Statica dei fluidi (proprietà elastiche dei solidi, fluidi, pressione, legge di Stevino, principi di Pascal, pressa
idraulica, principio di Archimede).
Dinamica dei fluidi e circolazione del sangue (moto stazionario, linee di flusso, tubo di flusso, equazione di
continuità, teorema di Bernoulli, applicazioni del teorema di Bernoulli, viscosità, moto laminare di fluidi
viscosi, moto turbolento, la circolazione del sangue).
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Onde elastiche (onde elastiche, onde longitudinali e onde trasversali, equazione d’onda, onde sinusoidali,
velocità di propagazione, superfici d’onda e raggi di propagazione, principi che regolano la propagazione dei
fenomeni ondulatori, interferenza, battimenti, onde stazionarie, effetto Doppler, riflessione e rifrazione).
Il suono e l’orecchio umano (il suono, intensità del suono, livelli di sensazione sonora, l’orecchio umano).
Gli ultrasuoni in medicina (gli ultrasuoni, gli ultrasuoni nella diagnostica medica, gli ultrasuoni nella terapia
medica).
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Calorimetria (temperatura, scala centigrada, scala delle temperature assolte,scala Kelvin, quantità di calore,
calore specifico, caloria, trasmissione del calore, conduzione, convezione, irraggiamento, termoregolazione)
Termodinamica (sistemi termodinamici, equilibrio termodinamico, variabili d staso ed equazioni di stato, gas
perfetti, trasformazioni, lavoro nelle trasformazioni reversibili, esperienza di Joule, calore ed energia, I
principio della termodinamica, espansione libera di un gas perfetto, trasformazioni dei gas perfetti,
trasformazioni di stato, gas reali, II principio della termodinamica, entropia, disequazione di Clausius,
entropia nei sistemi isolati, entropia nei gas perfetti).
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Campo elettrico e campo magnetico in condizioni stazionarie (carica elettrica, legge di Coulomb, campo
elettrico, potenziale elettrico, corrente elettrica, campo magnetico).
Campo elettromagnetico (campi elettrici e magnetici variabili nel tempo, onde elettromagnetiche, il fotone,
lo spettro delle onde elettromagnetiche).
Le radiazioni in medicina (le microonde, la radiazione infrarossa, la radiazione visibile, la radiazione
ultravioletta, raggi X, raggi γ).
Ottica (ottica ed ottica geometrica, il diottro sferico, le lenti sottili, l’occhio come sistema ottico, visione
lontana e punto prossimo, i difetti dell’occhio).
TESTI CONSIGLIATI
D. Scannicchio. “Fisica biomedica”. Edises (2009).
F. Bersani et al. “Fisica biomedica”. Piccin (2009).
MODALITÀ DI VERIFICA DEL PROFITTO
La prova d’esame consiste nelle svolgimento di:
•
Una prova scritta con 6 domande aperte, ciascuna sui seguenti argomenti del programma:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
•
Grandezze fisiche, algebra vettoriale, elementi di analisi matematica
Meccanica del punto e dei sistemi
Meccanica dei fluidi
Onde in mezzi elastici
Termologia
Elettromagnetismo.
Una prova orale facoltativa su tutto il programma.
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Possono sostenere la prova orale soltanto gli studenti che hanno superato la prova scritta.
Per gli studenti che decidono di sostenere la prova orale, la valutazione finale si baserà sul
rendimento ottenuto in entrambe le prove (scritta e orale).
ORARIO DI LEZIONE E DI RICEVIMENTO
Lezione
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Martedì ore 14.30-18.30 (sede di Foligno)
Ricevimento
Durante il periodo delle lezioni:
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Martedì ore 18.30-19.30 (sede di Foligno)
Negli altri periodi dell’anno:
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Martedì 11-13 (Fisica Medica, Via dal Pozzo - Pad W, Perugia)