- Docente: Daniel Remondini
- Crediti formativi: 6
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
- Campus: Bologna
- Corso: Laurea Magistrale a Ciclo Unico in Medicina e chirurgia (cod. 5904)
Conoscenze e abilità da conseguire
Al termine del corso lo studente: - conosce i concetti fondamentali di applicazione del Metodo Scientifico allo studio dei fenomeni biomedici ( scelta e misura dei parametri, valutazione degli errori, analisi statistica, modello matematico); - è in grado di descrivere i fenomeni fisici dei sistemi complessi utilizzando gli strumenti matematici adeguati e valutando quantitativamente i vari processi; - conosce le basi scientifiche delle procedure mediche ed i principi di funzionamento degli strumenti utilizzati nella pratica diagnostica e terapeutica.
Contenuti
Introduzione alla Fisica.
Grandezza fisica e sue dimensioni. Sistemi di unità di misura e costanti fondamentali, equazioni dimensionali. Vettori ed elementi di algebra vettoriale.
Meccanica.
Cinematica del punto meteriale: moto uniforme e uniformemente accelerato, moto armonico, moto circolare uniforme e loro combinazioni in piú dimensioni.
Principi della dinamica.
Campo di forze e sua descrizione: forze gravitazionali, elettriche e magnetiche, forza elastica e di attrito. Esempi ed applicazioni in campo biomedico.
Definizione di lavoro ed energia; campi di forze conservative, energia potenziale, conservazione dell'energia meccanica e dell'energia totale.
Momenti: applicazione alle leve muscolari
Statica: equilibrio statico e dinamico.
Meccanica dei fluidi.
Descrizione e proprietà dei fluidi; densità pressione etc.
Equilibrio nei fluidi, leggi di Archimede, Pascal, Stevino. Esperienza di Torricelli.
Equazione di continuità. Portata di un condotto. Teorema di Torricelli
Teorema di Bernoulli, conseguenze e applicazioni.
Fluidi reali, viscosità, legge di Poiseuille; resistenza viscosa. Moto di fluidi viscosi in regime laminare e turbolento.
Circuiti idrodinamici: resistenza dei vasi, misura della pressione e della velocità di un fluido in un condotto. Cenni di emodinamica.
Tensione superficiale; capillarità, alveoli polmonari e tensioattivi;embolia gassosa.
Fenomeni ondulatori
Oscillatore armonico: oscillazioni libere, smorzate, forzate e risonanza.
Rappresentazione del moto ondulatorio: propagazione, principio di sovrapposizione. Velocità ed energia di un onda, onde stazionarie. Fenomeni ondulatori: interferenza e diffrazione.
Acustica: suoni e loro caratteristiche (altezza, intensità, timbro). Teorema di Fourier, definizione di Decibel; ultrasuoni ed effetto Doppler (applicazioni all'ecografia)
Termodinamica.
Definizione di stato e sistema termodinamico. Primo principio: lavoro, calore ed energia interna. Trasformazoni termodinamiche, passaggi di stato e transizioni di fase.
Calori specifici e calori latenti. Cenni alla teoria cinetica dei gas;
Il secondo principio della termodinamica: Entropia e suo significato statistico.
Potenziali termodinamici.
Lavoro osmotico ed equilibri osmotici, cenno su Temodinamica e Biologia (applicazioni al metabolismo)
Ottica.
Leggi principali dell'ottica geometrica: riflessione, rifrazione dispersione. Specchi e lenti, formula dei punti coniugati.
Cenni di strumenti ottici e microscopi.
Ottica fisica: interferenza, diffrazione, natura ondulatoria della luce e ottica elettronica.
Fenomeni elettrici e magnetici.
Elettrostatica, legge di Coulomb. roprietà del campo elettrostatico: distribuzioni di carica. Energia potenziale di una distribuzione di carica, teorema di Gauss.
Energia potenziale e potenziale elettrico, lavoro elettrico.
Mezzi conduttori: induzione, condensatore. Mezzi dielettrici: dipoli e polarizzazione.
Cariche in moto: intensità e densità di corrente. Semplici circuiti elettrici e leggi di Ohm. Circuiti con soli resistori; circuiti con resistori e condensatori. Effetto termico della corrente. Potenziali bioelettrici.
Il campo magnetico: proprietà del campo magnetico, forza magnetica e forza di Lorentz. Flusso di campo magnetico ed induzione elettromagnetica.
Applicazioni della legge dell'induzione (in particolare trasformatore e alternatore-motore elettrico). Cenno sulle equazioni di Maxwell, onde elettromagnetiche.
Spettro Elettromagnetico, sue proprietà e classificazione delle onde elettromagnetiche. Radiazione elettromagnetica. Interazione radiazione elettromagnetica e materia.
Radioattività e cenni di fisica moderna.
Fisica moderna: introduzione alla fisica quantistica. Concetto di fotone; effetto fotoelettrico; effetto Compton; spettri discreti e livelli energetici (atomo di Bohr).
Dualismo onda-corpuscolo, equazione di De Broglie;interpretazione probabilistica della funzione d'onda, principio di indeterminazione.
Struttura e proprietà del nucleo atomico. Radioattività, decadimento radioattivo; cenno su radioisotopi e medicina.
Raggi X: natura, generazione e interazione con la materia; cenno sulle applicazioni mediche (radiologia). Cenni su: TAC, LASER, PET, NMR.
Testi/Bibliografia
ELEMENTI DI FISICA IN MEDICINA E BIOLOGIA G. Castellani - D. RemondiniEd. Bononia University Press 2014
Metodi didattici
Lezioni frontali (lavagna e slides) ed esercitazioni svolte in classe e fornite agli studenti per esercitarsi a casa.
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
Unica prova scritta finale con voto.
La prova é composta da esercizi sulla teoria e sull'applicazione numerica di formule, con domande a risposta multipla e domande aperte. Esempi: 15 domande a risposta multipla, (2 punti ciascuna); 10 domande a risposta multipla (2 punti ciascuna) + 2 domande aperte (5 punti ciascuna).
E' ammesso l'uso della calcolatrice ma non di libri e dispense.
L'iscrizione all'appello avviene tramite Almaesami.
Strumenti a supporto della didattica
Lezioni frontali
Esercitazioni
Slides in formato pdf delle lezioni
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Daniel Remondini