Università di Perugia - Facoltà di Medicina e Chirurgia

Università di Perugia - Facoltà di Medicina e Chirurgia - Corso di Laurea in Medicina e Chirurgia
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
1. GRANDEZZE FISICHE
Fisica, grandezze fisiche e sistemi di unità di misura (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).
Elementi di 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).
2. MECCANICA DEL PUNTO E DEI SISTEMI
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, momento di inerzia, momento
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).
Biomeccanica del sistema muscolo scheletrico (presentazione separata)
3. MECCANICA DEI FLUIDI
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).
4. ONDE IN MEZZI ELASTICI
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).
5. TERMOLOGIA
Calorimetria (temperatura, scala centigrada, scala delle temperature assolte,scala Kelvin, quantità di calore,
calore specifico, caloria, trasmissione del calore, conduzione, convezione, irraggiamento)
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).
Termoregolazione del corpo umano
6. ELETTROMAGNETISMO
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 ).
Ottica geometrica e occhio umano (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
Diapositive proiettate a lezione, scaricabili all’ indirizzo: www.unipg.it/andrea.biscarini
D. Scannicchio. “Fisica biomedica”. Edises (2009).
MODALITÀ DI VERIFICA DEL PROFITTO
La prova d’esame consiste nelle svolgimento di:
•
Una prova scritta (durata 2 ore) 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
Calorimetria e termodinamica
Elettromagnetismo e ottica
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).
E’possibile sostenere l’esame in ogni appello anche se l’esame non è stato superato nell’appello
precendente.
ORARIO DI LEZIONE E DI RICEVIMENTO
Lezione
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Lunedì ore 11-13 (aula 1, edificio B)
Giovedì ore 11-13 (aula 1, edificio B)
Ricevimento
Durante il periodo delle lezioni di fisica:
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Lunedì ore 13-14 (aula 1, edificio B)
Martedì ore 13-14 (aula 1, edificio B)
[email protected] (per fissare appuntamenti in altri orari)
Negli altri periodi dell’anno:
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Martedì 12-14 (Fisica Medica, Via dal Pozzo, Pad W)
RECAPITI
E-mail:
[email protected]
Website:
www.unipg.it/andrea.biscarini
Tel.
075-5733965 (fisica medica)
Cell.
333-4915130 (per comunicazioni urgenti)