Obiettivi formativi
Il corso di Fisica Applicata si propone di fornire allo studente una preparazione di base che consiste nell'acquisire la conoscenza e la comprensione dei principi fisici fondamentali.
Il corso fornirà gli strumenti necessari, matematici e fisici, per affrontare argomenti di crescente complessità propedeutici anche ad altre importanti discipline del Corso di Laurea, quali Chimica, Biologia, Fisiologia, Biochimica, ecc. , che sulla fenomenologia fisica si fondano o di essa fanno frequente uso.
Il corso si ripromette altresì di fornire i rudimenti concettuali necessari per una comprensione, pur sommaria, di alcune importanti tecnologie che sempre più frequentemente accompagnano l'opera del medico e dello specialista quali ad esempio: centrifughe, endoscopi, microscopi, trasduttori per ecografia, sistemi laser, apparati radiologici, NMR, rivelatori di radiazioni, ecc.
In questo senso, il corso si prefigge anche lo scopo di sviluppare l'attitudine dello studente allo studio autonomo e all'aggiornamento continuo sulle nuove tecnologie fisiche che trovano applicazioni nella diagnostica e nella terapia in campo medico e biologico.
Come ultima finalità, forse la più importante, il corso si prefigge di fornire allo studente uno stimolo per il raggiungimento di una maggiore confidenza su concetti di uso comune, ma non sempre sufficientemente chiariti dagli studi pregressi, quali: azioni meccaniche tra corpi a contatto e a distanza, sforzi ed energie in gioco, aspetti dinamici conseguenti a forze elastiche e urti, attriti e aspetti termici e termodinamici, proprietà statiche e dinamiche dei fluidi, luce e sue manifestazioni anche in relazione alla struttura dell'occhio e ai suoi difetti fisici, fondamenti dei fenomeni elettrici, magnetici e nucleari, le leggi che
governano potenziali e correnti, radiazioni elettromagnetiche e corpuscolari, perturbazioni indotte nei mezzi attraversati e aspetti di rivelazione e controllo.
Prerequisiti
nessuno
Contenuti dell'insegnamento
Il corso tratterà gli aspetti più importanti della fisica di base, partendo dalla definizione delle principali grandezze fisiche e dei sistemi di unità di misura fino ad arrivare ai contenuti più complessi che stanno alla base della diagnostica per immagini e della radioterapia.
Verranno affrontati i principi fondamentali della meccanica, della dinamica dei fluidi, dell'elettromagnetismo, della termologia, dei fenomeni ondulatori e dell'ottica.
Verranno di volta in volta sottolineate le principali applicazioni e conseguenze sulla fisiologia del corpo umano ed in ambito medico. In particolare, verranno approfonditi aspetti relativi alla biomeccanica, alla circolazione del sangue, all'uso delle radiazioni in diagnostica e terapia medica.
Programma esteso
Grandezze fisiche. Vettori e scalari. Unità, dimensioni. Velocità e accelerazione. Leggi di Newton. Legge della gravitazione universale. Accelerazione di gravità. Differenza tra massa e peso. Lavoro, potenza ed energia. Tipi d'energia: termica, chimica, potenziale, cinetica, nucleare. Legge di conservazione dell'energia. Attrito. Attrito statico e dinamico. Forza e momento di una forza. Centro di gravità, baricentro. Stato d'equilibrio di un corpo rigido. Leve e applicazioni al corpo umano. Struttura dei solidi. Proprietà elastiche di un corpo, modulo di Young. Comportamento elastico delle ossa e dei vasi sanguigni.
Fluidi e Fluidodinamica. Pressione, legge di Stevino. Legge di Pascal. Principio di Archimede. Barometro di Torricelli. Portata. Caratteristiche di un fluido ideale. Teorema di Bernoulli. Applicazioni del teorema di Bernoulli alla circolazione sanguigna. Fluidi reali. Flusso laminare. Flusso turbolento. Numero di Reynolds. Misura della pressione sanguigna.
Elettricità e Magnetismo: Legge di Coulomb. Campo elettrico. Potenziale elettrico Corrente elettrica: definizione di resistenza. Circuiti DC (corrente continua). Leggi di Ohm. Resistenze in serie e in parallelo. Legge di Kirchoff. Resistenza , capacità e induttanza in un circuito AC (corrente alternata). Teorema di Gauss. Flusso di un campo elettrico. Elettrocardiogramma. Campo Magnetico. Moto di cariche all'interno di un campo magnetico. Legge di Biot-Savart e legge di Ampere. Forza generata tra conduttori percorsi da corrente. Induzione Magnetica: legge di Faraday e legge di Lenz.
Radioattività, legge del decadimento radioattivo, tempo di dimezzamento. Spettro elettromagnetico. I fotoni come particelle e onde. Produzione e applicazioni dei raggi X. Cenni di radioprotezione
Bibliografia
A. Giambattista, B. McCarthy Richardson, R. Richardson "Fisica Generale. Principi e Applicazioni" Ed. McGraw-Hill
J.S. Walker : Fondamenti di Fisica - Ed. Pearson
J. Walker : Halliday- Resnick, Fondamenti di Fisica – Ed. Casa editrice Ambrosiana
Metodi didattici
Durante le lezioni frontali verranno illustrati e commentati gli argomenti contenuti nel programma deil modulo. L'enfasi sarà posta sulle applicazioni dei principi fisici fondamentali in campo biomedico, e si forniranno esempi di come l'applicazione di tali principi possa portare a formulare previsioni quantitative su fenomeni fisiologici e patologici. In alcuni casi selezionati, verrà illustrata la dimostrazione di principi fisici di base, allo scopo di introdurre gli studenti alla pratica del pensiero logico e del metodo sperimentale.
Modalità verifica apprendimento
L'accertamento del raggiungimento degli obiettivi previsti dal modulo prevede una prova scritta, consistente principalmente in quesiti a risposta aperta su argomenti trattati nel corso. In questo modo, verrà accertata la conoscenza e la comprensione, da parte dello studente, sia dei principi teorici che delle loro conseguenze in campo medico e biologico.
La prova scritta prevederà anche la risoluzione di uno o più problemi, per verificare il raggiungimento dell'obiettivo della capacità di applicare le conoscenze acquisite ad una situazione simulata di interesse biologico o medico.
La valutazione collegiale degli elaborati attribuirà lo stesso peso alle risposte ai quesiti a risposta aperta ed ai problemi proposti.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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