Obiettivi formativi
Il modulo di Fisica Applicata I si inserisce nel Corso Integrato di Scienze
Fisiche e Sperimentali ed intende dare una formazione di base
che consiste nella conoscenza e comprensione di principi fisici di base
propedeutici per altre importanti discipline del Corso di Laurea, quali
Chimica e Biochimica, Biologia, Fisiologia, ecc., che sulla fenomenologia
fisica si fondano o di essa fanno frequente uso.
Il corso si ripromette altresì di dare i rudimenti concettuali necessari per
una comprensione pur sommaria di alcune importanti tecnologie di uso
sempre più di frequente in campo medico e tecnologico. In questo senso,
il corso il corso si prefigge anche lo scopo di sviluppare l'attitudine dello
studente allo studio indipendente ed all'aggiornamento continuo
sull'applicazione di tecniche fisiche in diversi campi dell'attività umana.
Come ultima finalità, ma forse la più importante, il corso si prefigge di
dare 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, sforzi ed energie in gioco, aspetti dinamici conseguenti a forze
elastiche e urti, attriti e aspetti termici e termodinamici, proprietà
statiche e dinamiche di fluidi gassosi e liquidi.
Prerequisiti
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Contenuti dell'insegnamento
La prima parte del modulo di Fisica Applicata I tratterà la definizione delle
principali grandezze fisiche, i sistemi e le unità di misura.
In seguito verranno affrontati i principi fondamentali della cinematica,
della dinamica, della termologia a termodinamica.
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, al controllo della temperatura corporea.
Programma esteso
Introduzione: grandezze fisiche e loro misure; dimensioni, unità di misura; grandezze vettoriali.
Cinematica in una dimensione: velocità ed accelerazione; moto con
accelerazione costante. Cinematica in due dimensioni: scalari e vettori.
Dinamica: le tre leggi di Newton; peso e forza normale; attrito; piano
inclinato.
Moto circolare: cinetica e dinamica del moto circolare uniforme;
centrifugazione.
Lavoro ed energia: lavoro; energia cinetica e principio lavoro-energia;
energia potenziale; forze conservative; traformazioni dell'energia e
conservazione dell'energia. Quantità di moto: quantità di moto e sua
conservazione; urti elastici ed anelastici; centro di massa e baricentro;
moto traslatorio. Momento torcente.
Fluidi: densità e peso specifico; pressione nei fluidi; principio di Pascal;
principio di Archimede; principio di Bernoulli; viscosità e legge di
Poiseuille; tensione superficiale e capillarità.
Vibrazioni ed onde: moto armonico semplice; energia del moto armonico
semplice; pendolo; moto armonico smorzato; vibrazioni forzate e
risonanza; moti ondulatori; energia trasportata dalle onde; riflessione ed
interferenza; rifrazione e diffrazione. Suono: caratteristiche del suono;
impedenze acustiche; la sensazione sonora; rumore e colore del suono;
interferenza e battimenti; effetto Doppler; risonanza.
Temperatura e calore: temperatura e termometri; principio zero della
termodinamica; legge dei gas perfetti; numero di Avogadro; diffusione;
energia interna di in gas ideale; calorimetria; trasmissione del calore.
Bibliografia
Appunti di lezione.
Bersani, Bettati, Biagi, Capozzi, Feroci, Lepore, Mita, Ortalli, Roberti,
Viglino, Vitturi: Elementi di Fisica, Ed. Piccin Nuova Libraria (Padova).
Scannicchio: Fisica Biomedica, Ed. EdiSES (Napoli).
Celasco: Lineamenti di Fisica Medica, Ed. E.C.I.G. (Genova).
Metodi didattici
Durante le lezioni frontali verranno illustrati e commentati gli argomenti
contenuti nel programma del modulo. L'enfasi sarà posta sulle
applicazioni dei principi fisici fondamentali alla biologia ed alla medicina,
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 sarà
contestuale per i moduli di Fisica Applicata I e Fisica Applicata II e
prevede una prova scritta di 1 ora, 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 ambito pratico.
La prova scritta potrà prevedere 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 ma realistica.
La valutazione collegiale degli elaborati, espressa in trentesimi, attribuirà lo stesso peso alle
risposte ai quesiti a risposta aperta ed ai problemi proposti. Sarà consentito l'uso di calcolatori, ma non di testi scritti e supporti informatici.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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