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Fisica - (Monodisciplinare - I ANNO)
FABRIZIO FIORI

Sede Medicina e Chirurgia
A.A. 2017-2018
Crediti 4
Ore 48
Periodo 1^ semestre
Lingua ITA
Codice U-gov MU01-09-11 W000085

Prerequisiti

Conoscenza dei concetti di base della matematica e della geometria.

Risultati di apprendimento attesi

• Conoscenze e comprensione

Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di riconoscere e comprendere su quali principi fisici fondamentali sono basati sia alcuni tra i principali fenomeni biologici e fisiologici, sia le principali tecniche diagnostiche fisiche utilizzate in medicina.

• Capacità di applicare conoscenze e comprensione

Al termine del Corso lo studente dovrà aver maturato, con riferimento agli argomenti trattati nel programma, la capacità di comprensione critica dei fenomeni fisici coinvolti, con possibili capacità di collegamento con vari tipi di eventi biologici e fisiologici.

• Competenze trasversali

La comprensione degli eventi fisici alla base dei principali fenomeni biologici e fisiologici permetterà allo studente di sviluppare capacità critiche e autonomia di giudizio, qualità fondamentali nell’ambito professionale.

Programma

Introduzione: Richiami di matematica, elementi di calcolo vettoriale. Grandezze fisiche, unità di misura.

Meccanica:
Cinematica e moti notevoli. Le forze e le leggi della dinamica; massa inerziale e peso. Forze notevoli: forza di gravità, forza elastica; reazioni vincolari; attrito statico e attrito dinamico. Forze inerziali. Sistemi di particelle, centro di massa, quantità di moto e sua conservazione. Lavoro; energia cinetica. Campi conservativi, energia potenziale e conservazione dell'energia meccanica. Urti elastici e anelastici. Momento di una forza; momento angolare e sua conservazione. Dinamica rotazionale e corpi rigidi; momento d'inerzia. Elementi di statica, leve nel corpo umano. . 

Statica e dinamica dei fluidi: Definizione di pressione. Principio di Pascal. Pressione idrostatica e legge di Stevino. Misure di pressione. Principio di Archimede. Legge di Bernoulli e applicazioni: teorema di Torricelli, stenosi e aneurisma. Fluidi reali: viscosità, moto laminare e legge di Poiseuille; resistenza idraulica. Moto turbolento e numero di Reynolds. Attrito viscoso e misura della velocità di sedimentazione degli eritrociti (VES).

Fisica delle onde:
Generalità sulla propagazione per onde, definizioni. Periodo, frequenza e lunghezza d’onda. Onde elastiche nei solidi, nei liquidi e nei gas. Velocità di propagazione. Onde sinusoidali; onde piane e onde sferiche. Ampiezza e intensità. Attenuazione. Riflessione e Rifrazione. Interferenza e battimenti, diffrazione. Principio di Huygens. L’orecchio umano; sensazione sonora, legge di Weber-Fechner e definizione di decibel; curva di sensibilità dell’orecchio umano. Propagazione in mezzi confinati: onde stazionarie, armoniche. Cenni all’analisi di Fourier. Risonanza. Effetto Doppler.

Elettromagnetismo:
 Carica elettrica. Campo elettrico e potenziale elettrico. Legge di Gauss. Campi e potenziali elettrici generati da alcune distribuzioni di carica. Conduttori. Capacità e condensatori. Corrente elettrica; resistenza elettrica e legge di Ohm; circuiti elementari, circuiti RC. Forze su cariche in moto e campo magnetico. Legge di Ampére. Campi magnetici generati da distribuzioni di correnti: filo rettilineo (legge di Biot-Savart), spira e solenoide. Spettrometro di massa. Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo: legge di Ampére-Maxwell e legge di Faraday-Neumann. Equazioni di Maxwell; Onde elettromagnetiche e fotoni.

Elementi di Fisica Biomedica e Tecniche Fisiche per la Diagnostica Medica: Circolazione del sangue e lavoro del cuore. Comportamento elettrico della membrana cellulare, potenziale di membrana (Legge di Nernst) e potenziale d’azione. Principio dell’Elettrocardiogramma. Principi della Radiografia a raggi X e della Risonanza Magnetica Nucleare. Ultrasuoni: Principi dell’Ecografia e della Flussimetria Doppler.

 

Esercitazioni: Sono previste esercitazioni in aula (in più, rispetto alle lezioni teoriche), per un totale di 12 ore, in linea di massima così ripartite: 6 ore su argomenti di Meccanica, 2 ore su argomenti di Fluidodinamica e 4 ore su argomenti di Elettromagnetismo/Onde

Modalità di svolgimento dell'esame

• Modalità di valutazione dell’apprendimento

L’esame consiste in una prova orale, generalmente comprensiva di tre quesiti, a discrezione del docente su argomenti di meccanica, fluido-statica/dinamica, elettromagnetismo, fisica delle onde o fisica medica. Almeno uno dei tre quesiti (a discrezione del docente) consiste nello svolgimento di un esercizio.

• Criteri di valutazione dell’apprendimento

Lo studente dovrà dimostrare di conoscere in modo critico e non esclusivamente mnemonico gli argomenti del programma, nonché di saper svolgere in autonomia almeno un esercizio applicativo. Le applicazioni di Fisica Medica dovranno essere comprese e discusse, correlando le stesse ai principi fisici di base.

• Criteri di misurazione dell’apprendimento

Il voto finale è attribuito in trentesimi. L’esame si intende superato quando il voto è maggiore o uguale a 18/30. E’ prevista l’assegnazione del massimo dei voti con lode (30/30 e lode).

• Criteri di attribuzione del voto finale

A ciascuno dei tre quesiti è assegnato un punteggio massimo pari a 10/30, per un voto complessivo massimo di 30/30. Il voto di “30 e lode” viene assegnato nel caso in cui, a giudizio del docente, lo studente dimostri particolare brillantezza e proprietà di linguaggio scientifico nell’esposizione degli argomenti richiesti, unitamente a una totale autonomia nella corretta risoluzione degli esercizi.

Testi consigliati

• F. Rustichelli, Introduzione alla Fisica Biomedica, Ed. Libreria Scientifica Ragni, Ancona.
• G. Bellini, G.Manuzio, Fisica per le Scienze della Vita, Ed. Piccin, Padova.
• A. Giambattista, B.McCarthy-Richardson, R.C.Richardson, Fisica Generale - Principi e Applicazioni, Ed. McGraw-Hill, Milano.

Corsi di laurea

• Medicina e Chirurgia