FISICA APPLICATA

FIS/07 - 6 CFU - 1° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

PAOLO MUSUMECI
Email: paolo.musumeci@ct.infn.it
Edificio / Indirizzo: Dipartimento di Fisica ed Astronomia - Cittadella universitaria -Via S. Sofia 6 - Catania
Telefono: 095 3785377
Orario ricevimento: concordato con gli studenti


Obiettivi formativi

Scopo del corso di Fisica Applicata è l’insegnamento della fisica e della matematica di base con semplici applicazioni a problemi di carattere biomedico. Si vuole ottenere l’omogeneità della preparazione per tutti gli studenti in vista delle conoscenze specifiche loro richieste nel prosieguo del Corso di Laurea. In particolare lo studente dovrà acquisire la conoscenza di alcune leggi e tecniche fisiche basilari per la comprensione dei processi fisiologici ,biologici e medici e dovrà apprendere concetti di base utili all’uso corretto della strumentazione utilizzata in ambito professionale


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Lezioni frontali


Prerequisiti richiesti

sono richieste conoscenze elementari di fisica classica, algebra, geometria euclidea e trigonometria



Frequenza lezioni

Obbligatoria



Contenuti del corso

FISICA

Grandezze fisiche e loro misura – Grandezze fisiche, unità e sistemi di misura, equazioni dimensionali. Strumenti di misura. Errori sistematici ed errori casuali. Media e deviazione standard. Relazioni funzionali e rappresentazioni grafiche. Grandezze scalari e vettoriali. Operazioni tra vettori.

Richiami di meccanica e nozioni di Biomeccanica – Cinematica. Moto circolare e moto armonico. Quantità di moto. Principi della dinamica. Lavoro. Energia. Potenza e rendimento. Momento. Statica. Elasticità. Statica fisiologica. Fratture ossee (generalità).

Richiami sui fluidi e applicazioni nei sistemi biologici – Densità. Viscosità. Pressione idrostatica. Statica dei fluidi. Legge di Stevino. Principio di Pascal. Principio di Archimede. Fleboclisi. Trasfusione. Prelievo. Drenaggio. Dinamica dei liquidi ideali. Teorema di Bernoulli. Aneurisma e stenosi. Liquidi reali. Relazione di Poiseuille. Resistenza idraulica e numero di Reynolds, Sfigmomanometria.

Termometria e termoregolazione – Temperatura e calore. Misura della temperatura. Scale termometriche. Termometri clinici. Principio di equivalenza. Calore specifico. Equilibrio termico. Passaggi di stato. Trasmissione del calore. Bilancio energetico nel corpo umano. Potenza metabolica basale.

I fenomeni elettrici e bioelettrici – Cariche e campi elettrici. Capacità e condensatori. Corrente elettrica. Leggi di Ohm. Circuiti elementari. Effetto Joule. Circuiti RC. Pacemaker. Defibrillatore. Rischi connessi all’utilizzo dell’elettricità.

Onde e radiazioni –Fenomeni ondulatori. Periodo e frequenza. Ampiezza ed energia. Onde meccaniche. Il suono. Intensità del suono. Pressione sonora e decibel. Fonendoscopio. Ultrasuoni in medicina. Le onde elettromagnetiche. Lo spettro elettromagnetico. Occhio e visione a colori. Le radiazioni in diagnostica e in terapia. Diagnostica con raggi X. Radioisotopi e medicina nucleare. Radioterapia. Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti. Cenni di dosimetria e radioprotezione.



Testi di riferimento

FISICA

D. Scannicchio - Fisica Biomedica - EdiSES, Napoli 2013


Altro materiale didattico

Il materiale didattico ( slides delle lezioni , dispense in formato elettronico scritte dal docente su alcuni argomenti del corso, testi delle prove in itinere e testi di esercizi selezionati ) viene inviato con continuità durante il corso a tutti gli studenti mediante apposita mailing list creata il primo giorno di lezione



Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Grandezze fisiche, unità e sistemi di misura, equazioni dimensionali. Strumenti di misura. Errori sistematici ed errori casuali. Media e deviazione standard. Relazioni funzionali e rappresentazioni grafiche. Scalari e vettori. Operazioni tra vettoriScannicchio Cap. 1  
2Cinematica. Moto circolare e moto armonico.Scannicchio Cap. 2  
3Quantità di moto. Principi della dinamica. Lavoro. Energia. Potenza e rendimento. Momento.Scannicchio Cap. 3 
4Statica. Elasticità.Scannicchio Cap. 4 
5Statica fisiologica. Fratture ossee (generalità)Scannicchio Cap. 5 
6Densità. Viscosità. Pressione idrostatica. Statica dei fluidi. Legge di Stevino. Principio di Pascal.Scannicchio Cap.6 
7Principio di Archimede. Fleboclisi. Trasfusione. Prelievo. Drenaggio. Dinamica dei liquidi ideali. Teorema di BernoulliScannicchio Cap. 6 e 7 
8Aneurisma e stenosi. Liquidi reali. Relazione di Poiseuille. Resistenza idraulica e numero di Reynolds, Sfigmomanometria.Scannicchio Cap. 6 e 7 
9Temperatura e calore. Misura della temperatura. Scale termometriche. Termometri clinici. Principio di equivalenza. Calore specifico. Equilibrio termico. Passaggi di stato.Scannicchio Cap.10 
10Trasmissione del calore. Bilancio energetico nel corpo umano. Potenza metabolica basale.Scannicchio Cap.11 
11Cariche e campi elettrici. Capacità e condensatori.Scannicchio Cap. 17 
12Corrente elettrica. Leggi di Ohm. Circuiti elementari. Effetto Joule. Circuiti RC.Scannicchio Cap. 17 
13Pacemaker. Defibrillatore. Rischi connessi all’utilizzo dell’elettricità.Scannicchio Cap. 17 e 18 
14Fenomeni ondulatori. Periodo e frequenza. Ampiezza ed energia. Onde meccanicheScannicchio Cap. 12 
15Il suono. Intensità del suono. Pressione sonora e decibel. Fonendoscopio. Ultrasuoni in medicina.Scannicchio Cap. 13 e 14 
16Le onde elettromagnetiche. Lo spettro elettromagnetico. Occhio e visione a colori.Scannicchio Cap 20 e 21 
17Le radiazioni in diagnostica e in terapia. Diagnostica con raggi X. Radioisotopi e medicina nucleare. Radioterapia. Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti. Cenni di dosimetria e radioprotezione.Scannicchio Cap 25,26  


Verifica dell'apprendimento


MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO

Esame scritto, basato su test a risposta multipla con calcoli e colloquio conclusivo sulle discipline del corso integrato.


ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI

Durante il corso verranno svolte prove in itinere di preparazione alla prova di fine corso e verranno svolti in aula dal docente esercizi simili a quelli della prova finale




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