Università degli Studi di Pavia
Facoltà di Medicina e Chirurgia
CORSO DI LAUREA TRIENNALE
CLASSE DELLLE LAUREE DELLE PROFESSIONI
SANITARIE DELLA RIABILITAZIONE
CLASSE 2
Corso Integrato di Fisica, Statistica, Informatica
Insegnamento di FISICA APPLICATA a.a. 2014 - 2015
Docente: Fabrizio Boffelli
Dipartimento di Fisica - Università degli Studi di Pavia
Via A. Bassi, 6 - Pavia
Recapiti:
E-mail: [email protected]
Tel: 0382 - 987576
Ricevimento studenti: su appuntamento
Corso propedeutico di Matematica e Fisica
Programma
ASPETTI GENERALI:
• Fisica e Medicina. Scienza esatta.
• Metodo Scientifico
ASPETTI DI MATEMATICA:
• Matematica linguaggio della Scienza
• Equazioni: cosa sono e come si risolvono
• Proporzioni
• Conversione di unità di misura
• Potenze e loro proprietà. Potenze a esponente negativo
• Potenze di 10. Notazione scientifica
• Lunghezze, superfici e volumi
• Misure di superfici e volumi
• Calcolo percentuale e uso delle percentuali
• Sistemi di riferimento a 2 e 3 dimensioni
• Funzioni: definizione e generalità
• Funzioni invertibili
• Determinazione di una funzione a scopi sperimentali
• Funzioni dipendenti dal tempo
• Proporzione diretta e inversa: retta e iperbole
• Proporzione quadratica diretta e inversa
• Esponenziale e logaritmo
• Valori notevoli e proprietà dei logaritmi
• Funzione esponenziale
• Esponenziale negativo
• Funzione logaritmica
• Misura degli angoli
• Seno e coseno. Valori notevoli di seno e coseno. Funzioni
trigonometriche
Corso di "Fisica Applicata"
PROGRAMMA DI ESAME
Nozioni introduttive
Definizione di una grandezza fisica e sue dimensioni. Sistemi di unità di misura.
Grandezze scalari e grandezze vettoriali. Elementi di calcolo vettoriale.
Meccanica
Descrizione cinematica del moto: traiettoria e legge oraria, velocità e accelerazione. Le
forze, le leggi della dinamica, i campi di forze, il campo gravitazionale, massa, peso e
densità. Lavoro, energia e potenza: energia cinetica e teorema dell'energia cinetica, campi
conservativi, energia potenziale e conservazione dell'energia meccanica, potenza e
rendimento di una macchina.
Biomeccanica. Equilibrio dei corpi rigidi. Vincoli, leve, articolazioni. Meccanica della
locomozione. Fratture.
Meccanica dei fluidi nei sistemi biologici. Trasporto in regime viscoso
Il moto dei fluidi: portata ed equazione di continuità. La pressione. Fluidi non viscosi: il
teorema di Bernoulli. Fluidi viscosi: moto laminare e moto turbolento. Effetto della
pressione idrostatica. Misura della pressione del sangue (sfigmomanometro). Cenni di
idrodinamica nei sistemi biologici. Meccanismi di trasporto.
Termologia e termodinamica
Temperatura e scale termometriche (°K e °C). Energia interna. Calore e calore specifico. I
gas perfetti. I gas reali. I principi della termodinamica. Meccanismi di trasmissione del
calore.
Fenomeni elettrici
Carica elettrica e forza di Coulomb. Il campo elettrico e il potenziale elettrico. La capacità
di un conduttore e il condensatore. La corrente elettrica e le leggi di Ohm. Effetto termico
della corrente elettrica. Cenni sui fenomeni magnetici.
Fenomeni ondulatori. Emissione ed assorbimento di radiazioni
Le onde: descrizione e caratteristiche. Il suono, ultrasuoni ed applicazioni. Le onde
elettromagnetiche.
TESTI CONSIGLIATI:
F. Borsa, G. Introzzi, D. Scannicchio, ELEMENTI di FISICA - per diplomi di
indirizzo medico biologico, ed. UNICOPLI (1997)
Montagna P., Panzarasa A., Dalla matematica alla fisica: richiami di matematica e
semplice esercizi di fisica tra scuola superiore e università, ed. CLU, Pavia 2003
(consigliato per chi è carente di matematica e fisica)
Per approfondire la materia:
D. Scannicchio, Fisica Biomedica, ed. Edises, III edizione, 2013
D. Scannicchio, Esercizi e problemi di Fisica - con indirizzo medico biologico, ed.
Unicopli, Milano, 1996
E. Zingoni, F. Tognazzi, A. Zingoni, Fisica biomedica, ed. Zanichelli, 1998
M. Fazio, G. Tosi et al., Fondamenti di fisica e biofisica, ed. Sorbona, 1990
P. Davidovits, Physics in biology and medicine, ed. Prentice-Hall, 1975
I LUCIDI DELLE LEZIONI SONO DISPONIBILI SUL SITO:
http://www2.pv.infn.it/~boffelli/Professioni_Sanitarie_Riabilitazione_2014_15/
Si ringraziano i Prof. D. Scannicchio, E. Giroletti e P. Montagna per il materiale didattico
fornito.
Lo studente alla fine del corso dovrà dimostrare di essere in grado di:
IN GENERALE
• Applicare le leggi fisiche e le relazioni fra grandezze fisiche per la soluzione di
semplici problemi numerici nel campo biomedico; verrà posta enfasi alla
applicazione delle leggi fisiche del corpo umano.
MECCANICA
• Saper enunciare e discutere i tre principi della dinamica.
• Saper descrivere la legge di Newton, ricavarne la forza peso, definire la densità dei
corpi.
• Conoscere la definizione di lavoro, di forze conservative e di energia potenziale.
• Esprimere l’energia potenziale di gravità, il principio di conservazione dell’energia
e la conservazione dell’energia meccanica.
• Saper definire la potenza meccanica e il rendimento di una macchina.
• Conoscere le leve di I, II e III tipo, con esempi relativi al corpo umano. Forza di
attrito.
• Saper fare riferimenti precisi alla meccanica del corpo umano.
MECCANICA DEI FLUIDI
• Saper esprimere le caratteristiche proprie dei fluidi, definire le grandezze fisiche
presenti in un fluido in moto (come la pressione e la portata) con le relative diverse
unità di misura e i loro fattori di conversione.
• Conoscere la legge di Stevino: pressione idrostatica a soggetti in posizione eretta.
• Fornire la descrizione del moto di un fluido in regime laminare e in regime
turbolento in particolare individuandone le caratteristiche e la presenza nel sistema
circolatorio.
• Saper applicare l’equazione di continuità al sistema circolatorio.
• Conoscere il principio di conservazione dell’energia di un liquido che si muove in
un condotto in prossimità del suolo (teorema di Bernoulli) e discuterne le
conseguenze.
• Saper descrivere la misura della pressione arteriosa con lo sfigmomanometro.
• Illustrare i fenomeni di trasporto: sedimentazione, centrifugazione, elettroforesi.
TERMOLOGIA e TERMODINAMICA
• Spiegare il concetto di calore e conoscere le sue unità di misura.
• Conoscere le scale termometriche e le leggi dei gas perfetti con le relative condizioni
di applicazione ai gas reali e alla miscela gassosa chiamata aria (cenni sulla
temperatura critica).
• Sapere definire un sistema termodinamico e conoscere le varie trasformazioni
termodinamiche.
• Conoscere il primo principio della termodinamica e il significato di entalpia.
• Saper descrivere qualitativamente il significato del secondo principio della
termodinamica.
• Saper descrivere i meccanismi di trasporto del calore, con particolare riferimento al
corpo umano
FENOMENI ELETTRICI
• Essere in grado di descrivere la legge di Coulomb.
• Conoscere la definizione di campo elettrico, potenziale elettrico, corrente elettrica,
le leggi di Ohm, l’effetto termico della corrente elettrica e le relative unità di misura.
FENOMENI ONDULATORI e RADIAZIONI IONIZZANTI
• Conoscere le principali caratteristiche dei fenomeni ondulatori e della loro
propagazione (ampiezza, frequenza, periodo, lunghezza d’onda, velocità di
propagazione e loro relazioni).
• Saper descrivere le onde meccaniche (suono) e le onde elettromagnetiche.
• Conoscere gli ultrasuoni e la loro applicazione in medicina (ecografia ed
ecodoppler).
• Conoscere lo spettro delle onde elettromagnetiche e la sua applicazione nella
medicina.
• Conoscere le caratteristiche della radiazione X e del suo assorbimento nel corpo
umano (radiografia, radioscopia e TAC).
Pavia, Ottobre 2014
Il docente
Boffelli Fabrizio
