L’obiettivo principale, oltre la naturale rivisitazione del metodo scientifico in termini di linguaggio, modelli e rappresentazione dei fenomeni meccanici, termici, elettromagnetici e le implicazioni quantomeccaniche a livello atomico e nucleare, è rappresentato dalla consapevole appropriazione da parte dell’allievo delle capacità descrittive e predittive della fisica applicata a fenomeni propri dei sistemi biologici. È obiettivo specifico l’acquisizione di principi fisici di base delle principali tecniche diagnostiche e terapeutiche il cui impiego occupa un ruolo di crescente rilevanza nella medicina moderna. I temi di maggiore interesse sono la meccanica dei fluidi con cenni alle implicazioni emodinamiche, la meccanica ondulatoria con specifici sviluppi relativi al suono, alla funzione uditiva ed all’impiego degli ultrasuoni in medicina, l’ottica della visione, l’interazione radiazione-materia con particolare riguardo alle radiazioni ionizzanti, la loro generazione, il loro impiego, gli effetti biologici con elementi di dosimetria e radioprotezione.
Il settore scientifico-disciplinare di riferimento è il FIS/07 (Fisica Applicata).
Argomenti dei programmi di Matematica e Fisica previsti per la prova di ammissione.
Obbligatoria.
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. 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'uso dell'elettricità
Onde e radiazioni – Fenomeni ondulatori. Periodo e frequenza. Ampiezza ed energia. Onde meccaniche. Il suono. Intensità del suono. Pressione sonora e decibel. Curve isofoniche. 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.
Scannicchio D., Fisica Biomedica, EdiSES, 2013
Davidson R.C., Metodi Matematici per un Corso introduttivo di Fisica ‐ EdiSes, 2013
Appunti forniti dal docente
http://studium.unict.it/dokeos/2016/index.php?category=25b16ec4aef0
FISICA | |||
* | Argomenti | Riferimenti testi | |
1 | * | Grandezze fisiche, unità e sistemi di misura, equazioni dimensionali. | Scannicchio cap.1 |
2 | Strumenti di misura. Errori sistematici ed errori casuali. | Scannicchio Appendice A | |
3 | * | Relazioni funzionali e rappresentazioni grafiche. | Scannicchio Appendice A |
4 | Grandezze scalari e vettoriali. Operazioni tra vettori. | Scannicchio cap.1 | |
5 | Cinematica. Moto circolare e moto armonico. Quantità di moto. | Scannicchio capp. 2-3 | |
6 | Principi della dinamica. Lavoro. Energia. Potenza e rendimento. | Scannicchio cap. 3 | |
7 | Momento. Statica. Elasticità. | Scannicchio cap.4 | |
8 | * | Statica fisiologica. Fratture ossee. | Scannicchio cap.5 |
9 | Densità. Viscosità. Pressione idrostatica. | Scannicchio cap.6 | |
10 | Statica dei fluidi. Legge di Stevino. Principio di Pascal. Principio di Archimede. | Scannicchio cap.6 | |
11 | * | Fleboclisi. Trasfusione. Prelievo. Drenaggio. | Appunti del docente |
12 | * | Dinamica dei liquidi ideali. Teorema di Bernoulli. Aneurisma e stenosi. | Scannicchio cap.7 |
13 | * | Liquidi reali. Relazione di Poiseuille. Resistenza idraulica. Sfigmomanometria. | Scannicchio cap.7 |
14 | * | Temperatura e calore. Misura della temperatura. Scale termometriche. Termometri clinici. | Scannicchio cap.10 |
15 | Principio di equivalenza. Calore specifico. Equilibrio termico. Passaggi di stato. | Scannicchio cap.10 | |
16 | * | Trasmissione del calore. Bilancio energetico nel corpo umano. Potenza metabolica basale. | Appunti del docente |
17 | Termoregolazione. Ipotermia e ipertermia. | Scannicchio cap.11 | |
18 | Cariche e campi elettrici. Capacità e condensatori. | Scannicchio cap.17 | |
19 | Corrente elettrica. Leggi di Ohm. | Scannicchio cap.17 | |
20 | Circuiti elementari. Effetto Joule. Circuiti RC. | Scannicchio cap.17 | |
21 | * | Pacemaker. Defibrillatore. | Scannicchio cap.17 |
22 | Fenomeni ondulatori. Periodo e frequenza. Ampiezza ed energia. | Scannicchio cap.12 | |
23 | * | Onde meccaniche. Il suono. Intensità e pressione sonora. Ultrasuoni e applicazioni. | Scannicchio cap.13 |
24 | * | Curve isofoniche. Fonendoscopio. | Appunti del docente |
25 | Le onde elettromagnetiche. Lo spettro elettromagnetico. Occhio e visione a colori. | Scannicchio cap.24 | |
26 | * | Le radiazioni in diagnostica e in terapia. Diagnostica con raggi X. Radioisotopi e medicina nucleare. | Scannicchio cap.25 |
27 | * | Radioterapia. Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti. Cenni di dosimetria e radioprotezione. | Scannicchio capp.26-27 |
La valutazione delle conoscenze acquisite viene realizzata in due fasi: una prova scritta seguita da un colloquio.
La prova scritta consiste di domande a scelta multipla, domande aperte e problemi sugli argomenti trattati a lezione con particolare attenzione a quelli riguardanti le applicazioni della fisica alla medicina. Le risposte alle domande e le soluzioni devono essere opportunamente commentate e giustificate.
La prova orale consiste nella discussione dello svolgimento della prova scritta e, insieme ai colleghi degli altri moduli del Corso Integrato, su argomenti delle tre discipline. Generalmente si tratta di 3 domande su altrettanti argomenti delle 3 discipline.
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Esercizio 1
Esercizio 2
Quesito - Descrivere brevemente UNO dei seguenti argomenti:
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