Obiettivi formativi
Il modulo di Fisica Applicata I intende fornire allo studente una conoscenza di base per la comprensione dei principi fisici fondamentali della meccanica, dei fluidi e della termodinamica 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 e 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, alla respirazione, al controllo della temperatura corporea.
Programma esteso
Introduzione: grandezze fisiche e loro misure; dimensioni, unità di misura. Vettori e operazioni con i vettori.
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. Forze elastiche: legge di Hook, flessione e torsione delle ossa, elasticità dei vasi sanguigni. Moto circolare: cinetica e dinamica del moto circolare uniforme; centrifugazione. Lavoro ed energia: lavoro; energia cinetica e principio lavoro-energia; energia potenziale; forze conservative; trasformazioni dell'energia e conservazione dell'energia.
Statica: condizioni di equilibrio di un corpo; leve.
Quantità di moto: quantità di moto e sua conservazione; centro di massa e baricentro; moto traslatorio. Moto rotatorio: grandezze angolari; momento torcente; dinamica rotazionale; energia cinetica rotazionale; conservazione del momento angolare.
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; 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 delle lezioni.
Scannicchio: Fisica Biomedica,
Ed. EdiSES (Napoli).
Lascialfari, Borsa, Gueli: Principi di Fisica per indirizzo biomedico e farmaceutico, Ed. EdiSES (Napoli).
Bersani, Bettati, Biagi, Capozzi, Feroci, Lepore, Mita, Ortalli, Roberti, Viglino, Vitturi:
Fisica biomedica, Ed. Piccin Nuova Libraria (Padova).
Giambattista, McCarthy Richardson, Richardson: Fisica Generale, Ed. McGraw-Hill (Milano).
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, consistente in tre 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.
Tutte le parti dell'esame verranno considerate equivalenti ai fini della valutazione.
Altre informazioni
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