DIPARTIMENTO DI MEDICINA CLINICA E SPERIMENTALE
CORSO DI LAUREA IN FISIOTERAPIA
PROGRAMMA D’INSEGNAMENTO
FISICA
SSD: FIS/07 CFU: 3
Anno di corso: I Semestre: I
Docente Dott. Giuseppe Quartucci
Obiettivi formativi:
Il corso si propone di fornire allo studente: a) gli strumenti metodologici per comprendere ed
applicare le leggi ed i principi della fisica di interesse fisioterapico; b) le nozioni fondamentali di
meccanica dei solidi, meccanica dei fluidi, termologia ed elettromagnetismo necessarie alla
professione di fisioterapista.
Risultati d’apprendimento attesi:
Al termine del corso lo studente deve possedere le conoscenze necessarie alla comprensione dei
fenomeni fisici rilevanti per lo svolgimento della sua attività e deve essere capace di descriverli
quantitativamente.
Organizzazione didattica:
Lezioni ex cathedra: 3 CFU, 30 Ore
Modalità d’erogazione: tradizionale
Modalità di verifica dell’apprendimento: esame orale
Programma dettagliato:
Grandezze fisiche
La Fisica. Il metodo sperimentale. Grandezze fisiche e leggi fisiche. Unità di misura. Equazione
dimensionale. Sistemi di unità di misura: Sistema internazionale. Errori di misura.
Vettori
Grandezze scalari e vettoriali. Rappresentazione grafica dei vettori. Versore. Vettori equivalenti. Somma e
differenza di vettori: metodo geometrico ed analitico. Composizione e scomposizione di un vettore. Prodotto
scalare e vettoriale di due vettori.
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Cinematica
La Meccanica e le parti della Meccanica. Sistemi di riferimento. Punto materiale. Traiettoria. Equazione
oraria del moto. Moto rettilineo. Posizione e spostamento. Velocità media ed istantanea. Moto rettilineo
uniforme e relativi grafici della velocità e dello spazio. Accelerazione media ed istantanea. Moto rettilineo
uniformemente accelerato e relativi grafici dell’accelerazione, della velocità e dello spazio. Moto verticale dei
gravi. Moto bidimensionale: il vettore spostamento, velocità ed accelerazione vettoriale nel moto curvilineo;
significato geometrico della velocità istantanea. Moto curvilineo con accelerazione costante. Componenti
tangenziale e centripeta dell’accelerazione. Moto circolare uniforme: accelerazione centripeta, frequenza e
periodo. Posizione angolare. Spostamento angolare. Velocità angolare media ed istantanea. Relazione tra
velocità angolare e lineare.
Dinamica del punto materiale
Il problema fondamentale della dinamica. Forza. Prima legge della dinamica e sistemi di riferimento inerziali.
Massa inerziale. Seconda legge della dinamica. Forza di gravità ed accelerazione di gravità. Differenza tra
peso e massa. Forza di gravità ed organismi viventi. Misura della forza peso e dinamometro. Terza legge
della dinamica. Forza di gravitazione universale. Forze d'attrito statico e dinamico. Piano inclinato con attrito.
Forza centripeta. Forza centrifuga.
Lavoro ed Energia
Lavoro di una forza costante. Energia cinetica. Teorema dell’ energia cinetica. Lavoro della forza di gravità.
Potenza. Lavoro di una forza generica variabile. Forza elastica. Lavoro della forza elastica. Lavoro nelle
macchine. Lavoro muscolare. Forze conservative e non conservative. Energia potenziale e relazione tra
lavoro ed energia potenziale. Energia potenziale associata alla forza di gravità ed alla forza elastica.
Principio di conservazione dell'energia meccanica. Conservazione dell'energia in presenza di forze non
conservative.
Statica
Equilibrio di un punto materiale libero. Vincoli e reazioni vincolari. Equilibrio di un punto materiale vincolato.
Corpi rigidi. Equilibrio dei corpi rispetto alla traslazione. Coppia di forze. Momento di una coppia di forze.
Momento di una forza. Equilibrio dei corpi rispetto alla rotazione. Condizioni generali di equilibrio di un corpo
rigido. Applicazioni a muscoli e giunture. Baricentro. Diversi tipi di equilibrio: corpo vincolato per un asse che
lo attraversa e corpo appoggiato su un piano orizzontale. Leve ed articolazioni scheletriche (le leve nel corpo
umano).
Fenomeni elastici
Stato solido. Elasticità. Deformazione elastica e deformazione plastica. Limite di elasticità. Legge di Hooke.
Trazione e compressione. Flessione. Taglio. Torsione. Elasticità dei materiali biologici. Elasticità dei muscoli.
Meccanica dei fluidi
Stato fluido. Densità e peso specifico. Pressione. Legge di Stevino. Vasi comunicanti. Principio di Pascal.
Elevatore idraulico. Principio di Archimede. Galleggiamento dei corpi. Pressione atmosferica. Misura della
pressione: barometro di Torricelli e manometro a tubo aperto. Fluidi ideali. Linee di flusso. Equazione di
continuità. Portata. Teorema di Bernoulli. Applicazioni del Teorema di Bernoulli: stenosi ed aneurisma,
equazione di Torricelli, tubo di Venturi, attacco ischemico transitorio (TIA). Moto dei liquidi reali e viscosità.
Legge di Poiseuille. Viscosità del sangue e sue conseguenze. Regime turbolento e numero di Reynolds.
Misura della pressione del sangue.
Termologia e leggi dei gas perfetti
Temperatura. Scale termometriche (Celsius, Fahrenheit e Kelvin). Termometri. Dilatazione termica dei solidi
e dei liquidi: dilatazione termica lineare e volumica, comportamento anomalo dell’acqua. Leggi di Boyle,
Charles e Gay-Lussac. Equazione di stato dei gas perfetti. Comportamento dei gas reali: equazione di Van
der Waals. Cenni sulla teoria cinetica dei gas: relazione tra l’energia cinetica media delle molecole di un gas
e la sua temperatura assoluta. Interpretazione molecolare della temperatura. Calore e quantità di calore.
Unità di quantità di calore: la caloria. Calore specifico e capacità termica. Calore specifico molare. Misura del
calore specifico. Equivalenza tra calore e lavoro. Propagazione del calore: conduzione, convezione,
irraggiamento. Termogramma. Cambiamenti di stato: fusione e solidificazione, evaporazione,
condensazione, ebollizione, sublimazione, brinamento. Calori latenti. Tensione di vapore e tensione di
vapore saturo.
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Elettrostatica
Fenomeni di elettrizzazione e carica elettrica. Conduttori ed isolanti. Elettrizzazione per contatto e per
induzione. Legge di Coulomb. Campo elettrico. Campo elettrico e linee di campo di cariche puntiformi.
Principio di sovrapposizione. Energia potenziale elettrostatica. Potenziale elettrico e differenza di potenziale.
Analogia tra potenziale gravitazionale e potenziale elettrico. Definizione di elettronvolt (eV). Relazione tra
potenziale elettrico e campo elettrico. Potenziale elettrico prodotto da una o più cariche puntiformi. Energia
potenziale elettrostatica di due cariche elettriche puntiformi. Elettrocardiogramma.
Capacità di un conduttore isolato. Condensatori e capacità di un condensatore piano. Energia elettrostatica
di un condensatore. Dielettrici in un condensatore. Descrizione molecolare dei dielettrici. Defibrillatore
cardiaco.
Corrente elettrica
Definizione di corrente elettrica. Intensità di corrente elettrica. Densità di corrente. Velocità di deriva e
relazione con la corrente. Definizione di generatore di tensione. Legge di Ohm. Resistività elettrica e sua
dipendenza dalla temperatura. Conducibilità elettrica. Potenza elettrica. Effetto Joule. Circuito elettrico.
Generatore di tensione ideale e reale. Corrente in un circuito elettrico. Corrente alternata (cenni).
Conduzione elettrica nel sistema nervoso umano.
Elettromagnetismo
Magneti e campo magnetico. Linee di campo magnetico. Corrente elettrica e campo magnetico. Spettro
magnetico di campi generati da correnti. Forza su una corrente elettrica in un campo magnetico (legge di
Laplace). Forza su una carica in moto in un campo magnetico (forza di Lorentz). Campo magnetico prodotto
da un filo rettilineo percorso da corrente elettrica (legge di Biot - Savart). Forza tra due fili paralleli percorsi
da corrente. Campo magnetico nel solenoide.
Testi consigliati:
F. Bersani, S. Bettati, P.F. Biagi, V. Capozzi, L. Feroci, M. Lepore, D.G. Mita, I. Ortalli, G. Roberti,
P. Viglino, A. Vitturi: “Fisica Biomedica” (Casa Editrice Piccin, Padova).
J.W. Kane, M.M. Sternheim “Fisica Applicata” (EMSI – Edizioni Mediche Scientifiche Internazionali,
Roma).
Appunti delle lezioni.
Frequenza al corso: obbligatoria
Ricevimento: Martedì e Mercoledì dalle 11:00 alle 13:00
Il Docente
Dott. Giuseppe Quartucci
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