FISICA GENERALE - Facoltà di Medicina e Chirurgia di Messina

Università degli Studi di Messina
Corso di LaureaTriennale Interfacoltà in Biotecnologie
Programma di Fisica Generale
I anno, I semestre
Docente: Prof Salvatore Magazu’
AA 2008/09
Obiettivi formativi
• conoscenza dei principi di base della fisica e dei principali modelli teorici di fisica medica e
delle ipotesi su cui tali modelli sono fondati;
• capacità di applicazione di tali modelli a casi reali di interesse medico e di valutazione
dell’attendibilità dei risultati in connessione con gli errori di misura ed i limiti di validità dei
modelli usati;
• acquisizione degli strumenti fisici di base per una adeguata comprensione dei contenuti dei
corsi degli anni successivi.
Metodo didattico
Lezioni frontali con materiale cartaceo reso disponibile, esercitazioni in aula.
Prerequisiti richiamati nelle prime 3 ore di lezioni frontali
Elementi di analisi matematica e geometria di base
Contenuti del Corso
Introduzione
Le basi del metodo scientifico. Modelli teorici ed evidenze sperimentali. Grandezze Fisiche e Sistemi
di Unità di Misura. Il Sistema internazionale di Unità di Misura. Leggi fisiche e funzioni
matematiche. Cenni di teoria della misura.
Meccanica
Teoria: Cinematica del moto. Diagramma spazio-tempo. Velocità media ed istantanea. Accelerazione
mediaed istantanea. Moto uniforme e moto uniformemente accelerato. Moto vario. Moto circolare.
Moto armonico.
Dinamica del moto. Forza. Leggi del moto di Newton. Forza peso. Forza di gravità. Forza di attrito.
Forza elastica. Vincoli e reazioni vincolari. Lavoro. Energia cinetica. Teorema dell’energia cinetica.
Energia potenziale. Forze conservative. Energia meccanica e sua conservazione. Potenza. Quantità di
moto. Conservazione della quantità di moto. Centro di massa. Momento di una forza. Leve. Moto
rotatorio. Momento di inerzia. Energia cinetica di rotazione.
Meccanica dei fluidi e dei gas
Liquidi e loro Proprietà
Teoria: Fasi della materia. Densità e densità relativa. Peso specifico. Pressione. Leggi fondamentali
dell’idrostatica. Legge di Stevino. Principio di Archimede. Principio di Pascal. Equazione di
continuità. Moto dei fluidi ideali. Teorema di Bernoulli. Moto dei fluidi reali. Viscosità. Diffusione ed
osmosi. Forze di coesione e tensione superficiale.
Oscillazioni ed onde
Teoria: Oscillazioni libere, smorzate, forzate. Equazione d’onda. Onde acustiche e loro propagazione.
Velocità di propagazione. Riflessione, trasmissione ed assorbimento. Principio di sovrapposizione.
Interferenza. Onde stazionarie. Risonanza. Battimenti. Intensità e livello d’intensità. Effetto
Doppler.Ultrasuoni.
Temperatura e calore
La temperatura. Calore ed equivalente meccanico del calore. Meccanismi di trasmissione del calore.
Leggi dei gas perfetti. Principi della termodinamica.
Elettromagnetismo
Teoria: Elettricità statica e carica elettrica. Legge di Coulomb. Campo Elettrico. Potenziale
elettrostatico. Condensatori. Dielettrici e polarizzabilità elettrica. Correnti Elettriche. Conduttività di
soluzioni elettrolitiche. Elettrodiffusione di ioni ed equazione di Nernst-Planck. I fenomeni
bioelettrici. Biomembrane. Ruolo fisiologico dei potenziali di membrana. Relazione corrente-d.d.p.
per una biomembrana. Magneti e campi magnetici. Forze su cariche in moto. Forza di Lorentz.. Onde
elettromagnetiche.
Fisica Moderna
Ottica
Teoria: Ottica ondulatoria ed ottica geometrica. Leggi della riflessione e rifrazione. Indici di
rifrazione.
Riflessione totale ed angolo limite. Specchi e lenti. Lenti sottili. Formazione delle immagini.
Ingrandimento.
Potere risolutivo. Aberrazioni ottiche. Interferenza. Cammino ottico. Coerenza. Polarizzazione.
Diffrazione Laser.
Radioattività e Raggi X
Teoria: Natura delle emissioni radioattive. La legge del decadimento radioattivo. L’effetto
fotoelettrico. L’effetto Compton. La natura ondulatoria della materia. Produzione e assorbimento di
Raggi X.
Applicazioni: Meccanica della locomozione. Leve meccaniche e corpo umano. Sistema meccanico
equivalente del corpo umano. Effetti della gravità sul corpo umano.
Applicazioni: Proprietà fisiche del sangue. Pressione e sistema circolatorio. Misura della pressione
arteriosa. La pompa cardiaca e suo funzionamento fisico. Fisica delle arterie e delle vene. Stenosi ed
aneurisma. Sedimentazione libera e forzata. Centrifugazione
Applicazioni: Fisica dell’orecchio. Altezza ed intensità sonora. Audiometria. Ecografia
Applicazioni: Misura della temperatura. Sistema equivalente termico del corpo umano.
Termoregolazione del corpo umano
Applicazioni: Resistività del corpo umano. La trasmissione dei segnali elettrici nei neuroni.
Conduzione attraverso una sinapsi. Conduzione nei muscoli. Attività elettriche nel cuore.
Elettrocardiografia. Elettromiografia. Stimolatori cardiaci artificiali. Stimolazione diretta dei nervi.
Misura elettromagnetica delflusso sanguigno. Risonanza Magnetica
Applicazioni: Fisica dell’occhio. Difetti principali della vista: ipermetropia, miopia, astigmatismo.
Sistemi correttori. Microscopio ottico. Microscopio composto. Oftalmoscopio. Fibre ottiche e loro
utilizzazione indiagnostica medica e chirurgica. Bisturi laser.
Applicazioni: Datazione con uranio e carbonio. Gli isotopi radioattivi come traccianti. Localizzazione
di emorragie. Traccianti non radioattivi. Radioterapia. Radiografia. Effetti medici e biologici delle
radiazioni.
Testi di riferimento
- Appunti dalle Lezioni.
- R.A. Serway, J.W. Jewett, Principi di Fisica, Ed. EsiSes, Napoli.
- Desmond M. Burns, Simon G. G. MacDonald, Fisica per studenti di Biologia e Medicina, Zanichelli.
- J.R.Gordon, R.W.Mc Grew, R.A. Serway, J.W. Jewett, Guida allo studio ed alla soluzione dei Problemi di
Fisica, Ed. EsiSes, Napoli.
Testi di consultazione
- E. Ragozzino, M. Giordano, L. Milano, Fondamenti di Fisica, Ed. EdiSes, Napoli.
- D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Fondamenti di Fisica, 5°ed.,Casa Editrice Ambrosiana, Milano.
- James S. Walker, Fondamenti di Fisica, Zanichelli
- Douglas C. Giancoli, Fisica, Seconda Edizione, Casa Editrice Ambrosiana.
Il docente di Fisica generale: Prof. Salvatore Magazu’