Corso di Laurea in professioni sanitarie tecniche
Corso Integrato di
Biologia, Genetica e Fisica (Dietista)
Scienze Propedeutiche (Tecnico di Neurofisiopatologia)
Scienze Propedeutiche I (Tecnico Audiometrista)
Programma del corso di Fisica Applicata
(a.a. 2002-2003)
Richiami di matematica
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Potenze, rapporti, proporzioni, equivalenze e percentuali.
Equazioni di primo e secondo grado.
Geometria elementare, angoli piani, triangolo rettangolo.
Funzioni: retta, iperbole e parabola, curva esponenziale e logaritmica.
Richiami di trigonometria: funzioni seno, coseno e tangente e loro proprietà.
Introduzione alle grandezze fisiche ed alle unità di misura
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Grandezze fisiche, grandezze fondamentali e derivate, costanti fondamentali.
Il sistema Internazionale di unità di misura, multipli e sottomultipli ed uso della notazione scientifica.
Errore assoluto ed errore percentuale.
Grandezze scalari e grandezze vettoriali:
Ø esempi di vettori: spostamento, velocità ed accelerazione;
Ø somma, differenza e prodotto di vettori. Risultante di vettori.
Introduzione alla statistica
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Concetto di misura, misure dirette ed indirette di una grandezza.
Errori casuali ed errori sistematici. Sensibilità, precisione e portata di uno strumento.
Istogramma delle misure, valore medio e deviazione standard
Legge di Hooke e misura dell’allungamento di una molla (esercitazione in aula).
Meccanica
v Cinematica del punto materiale:
Ø spostamento, velocità ed accelerazione;
Ø alcune leggi orarie del moto:
§ moto uniforme ed uniformemente accelerato e composizione in due dimensioni;
§ moto circolare uniforme ed accelerazione centripeta.
v Introduzione alle forze e 3 principi della dinamica.
v Esempi di forze:
Ø la forza peso e l'accelerazione di gravità. Il campo gravitazionale;
Ø la forza di attrito e la forza di contatto;
Ø la forza centripeta.
v Corpi rigidi:
Ø il baricentro di un corpo rigido ed il baricentro del corpo umano;
Ø il momento di una forza e le condizioni di equilibrio di un corpo rigido;
Ø vincoli e condizioni di stabilità di un corpo su di un piano;
Ø le leve e le puleggie. Esempi di articolazioni umane.
v Energia meccanica e lavoro:
Ø lavoro di una forza e teorema dell’energia cinetica;
Ø lavoro della forza peso e l’energia potenziale;
Ø principio di conservazione dell'energia meccanica;
Ø forze dissipative e concetto di rendimento meccanico;
Ø potenza meccanica;
Ø impulso di una forza e conservazione della quantità di moto.
Meccanica dei fluidi
v Introduzione ai fluidi:
Ø distinzione tra liquidi, gas e vapori;
Ø caratteristiche dei fluidi: diffusione, viscosità, comprimibilità. Il fluido ideale.
v Statica dei fluidi:
Ø Densità e pressione;
Ø la legge di Stevino e le sue applicazioni:
§ i vasi comunicanti;
§ la misura della pressione atmosferica ed il mmHg;
§ il manometro a liquido e lo sfigmomanometro;
§ gli effetti della gravità sulla pressione nei vasi sanguigni;
Ø il principio di Archimede ed il galleggiamento dei corpi.
v Idrodinamica:
Ø il regime stazionario e la portata di in condotto. La portata del cuore umano;
Ø l'equazione di continuità in un condotto e la velocità del sangue nel circolo sistemico;
Ø i fluidi ideali ed il teorema di Bernoulli. Applicazioni (aneurisma e stenosi);
Ø i fluidi reali:
§ la resistenza idrodinamica, confronto tra un soggetto sano e iperteso;
§ il moto laminare, la legge di Hagen-Poiseuille e la viscosità di un fluido;
§ il regime turbolento e la velocità critica;
§ applicazioni al sistema cardiocircolatorio:
• le resistenze idrodinamiche di un soggetto sano e di un soggetto iperteso;
• la viscosità del sangue;
• la velocità critica nei vasi sanguigni;
• il lavoro motore del cuore.
Ø Legge di Stokes e sue applicazioni alla sedimentazione ed alla centrifugazione.
Tensione superficiale
v Fenomeni di superficie.
v Tensione superficiale e pressione di Laplace.
v Applicazioni:
Ø contagocce;
Ø capillarità;
Ø embolia gassosa.
Termologia
v La temperatura ed il calore:
Ø le differenti scale termometriche ed il termometro;
Ø il calore e la caloria;
Ø il calore specifico, la capacità termica e le condizioni di equilibrio termico.
v Le trasformazioni di fase ed il calore latente di evaporazione.
I Gas
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La tavola periodica, la massa atomica, la mole ed il numero di Avogadro.
I gas ideali e le trasformazioni isoterme. La legge di Avogadro.
Miscuglio di gas ideali, la frazione molare, la pressione parziale e la legge di Dalton.
I gas reali e le trasformazioni isoterme:
Ø la temperatura critica;
Ø la tensione di vapore e l'umidità relativa.
Termodinamica e metabolismo
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Meccanismi di propagazione del calore; conduzione, convezione ed irraggiamento.
Termoregolazione del corpo umano.
Il lavoro in termodinamica, le trasformazioni reversibili ed irreversibili.
Primo e secondo principio della termodinamica.
Metabolismo:
Ø Equivalente calorico e calore di combustione;
Ø Energia fisiologica minima, MR ed MBR.
v Argomenti addizionali (solo dietisti):
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il calorimetro delle mescolanze e la bomba calorimetrica;
il tasso metabolico e l’esame spirometrico;
efficienza del corpo umano nelle diverse attività fisiche.
Le soluzioni diluite
v Le soluzioni liquide e la concentrazione. La composizione del plasma.
v La diffusione dei gas nei liquidi, la legge di Henry e la solubilità.
Ø Esempio: equilibri negli alveoli polmonari e la diffusione di ossigeno ed azoto nel corpo.
v Membrane semipermeabili e fenomeni osmotici: la legge di Van't Hoff e le soluzioni isotoniche.
Fenomeni elettrici
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Il modello atomico e la carica elettrica.
La legge di Coulomb, il campo elettrico ed il potenziale elettrico. L'elettronvolt.
Il condensatore piano e la capacità elettrica. Condensatori in serie ed in parallelo.
La corrente elettrica.
Le leggi di Ohm, la resistenza elettrica e la resistività.
Ø parallelismo tra circuiti elettrici e fluidodinamici;
Ø resistenze in serie ed in parallelo.
Potenza elettrica ed effetto Joule.
Breve cenno sulle correnti alternate.
Effetti magnetici, il campo magnetico e la forza di Lorenz.
Argomenti addizionali (solo tecnici NFPT)
Ø Nozioni di teoria dei circuiti:
§ leggi di Kirchoff;
§ resistenze e capacità equivalenti di una rete passiva;
§ correnti alternate: tensione e corrente efficace, potenza media;
§ fenomeni transitori nei circuiti RC.
Onde meccaniche
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Onde longitudinali e trasversali. Esempi.
Velocità di propagazione di un’onda e propagazione di un’onda unidimensionale.
Onde periodiche: ampiezza, frequenza, periodo e lunghezza d’onda. Onde sinusoidali.
Principio di sovrapposizione, interferenza costruttiva e distruttiva.
Scomposizione di un’onda periodica e spettro di frequenza. Il teorema di Fourier.
Onde tridimensionali piane e sferiche: intensità e legge del quadrato della distanza.
Onde acustiche e sonore:
Ø frequenze ed intensità delle onde sonore;
Ø velocità di propagazione nei diversi mezzi;
Ø riflessione, rifrazione e diffrazione delle onde sonore.
v Argomenti addizionali (solo tecnici audiometristi):
Ø Fenomeni di interferenza:
§ onde stazionarie e battimenti
§ onde stazionarie in una corda e frequenze caratteristiche.
Ø Onde acustiche e sonore:
§ velocità di propagazione, effetto del gradiente termico dell’aria;
§ effetto Doppler;
§ onde acustiche stazionarie in un tubo cilindrico con una e due estremità aperte;
§ caratteristiche delle onde sonore e funzionamento dell’orecchio umano;
§ impedenza acustica caratteristica e legame tra intensità sonora e pressione acustica;
§ il decibel e la curva di acuità uditiva;
§ le curve isofoniche ed il phon.
