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Docente
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GILIBERTI CLAUDIA
(programma)
1. GRANDEZZE FISICHE E OPERAZIONI VETTORIALI
La Fisica; il concetto di grandezza fisica: definizione operativa; misura di una grandezza fisica: unità di misura; il sistema internazionale; grandezze fondamentali e grandezze derivate; multipli e sottomultipli; conversioni tra unità di misura; dimensioni fisiche e equazioni dimensionali; misure dirette e indirette; errori di misura: errori casuali e sistematici; cifre significative e incertezza associate alle misure; grandezze scalari e grandezze vettoriali; operazioni vettoriali: somma e differenza di vettori; prodotto di un vettore per uno scalare; prodotto scalare; prodotto vettoriale.
2. MECCANICA
Cinematica: il punto materiale; il sistema di riferimento; traiettoria e legge oraria; la velocità media e la velocità istantanea; il moto rettilineo uniforme: legge oraria; l’accelerazione e il moto rettilineo uniformemente accelerato: legge oraria; la caduta libera di un corpo: equazioni del moto; lo spostamento, la velocità e l’accelerazione come vettori; i moti curvilinei: accelerazione tangenziale e radiale; il moto circolare uniforme e le sue grandezze; il moto armonico.
Dinamica: il concetto di forza; la forza come grandezza vettoriale; primo, secondo e terzo principio della dinamica; i sistemi di riferimento inerziali e non inerziali; la forza peso e l’accelerazione di gravità; massa e peso; la reazione vincolare; le forze di attrito; la forza elastica.
Statica: il corpo rigido; il baricentro e il centro di massa; il baricentro negli uomini; equilibrio del corpo umano; condizioni di equilibrio di corpi rigidi; momento meccanico di una forza; le leve di primo, secondo, terzo genere; vantaggio di una leva; le leve del corpo umano.
3. LAVORO ED ENERGIA
Lavoro di una forza: lavoro motore, lavoro resistente, lavoro nullo; la potenza; il lavoro di una forza costante: la forza peso; il lavoro di una forza non costante: la forza elastica; il concetto di energia; energia cinetica; teorema dell'energia cinetica; forze conservative e forze dissipative; energia potenziale: energia potenziale gravitazionale, energia potenziale elastica; principio di conservazione dell’energia meccanica.
4. MECCANICA DEI FLUIDI
Statica: stati di aggregazione della materia; i fluidi; densità, pressione; il principio di Pascal; la pressione idrostatica; la legge di Stevino; la pressione atmosferica e l’esperimento di Torricelli.
Dinamica: fluidi ideali e condizione di stazionarietà; portata ed equazione di continuità; ramificazioni di un condotto; il teorema di Bernoulli; applicazioni biologiche: aneurisma e stenosi; fluidi reali; il moto laminare; la viscosità; la legge di Hagen-Poiseuille; resistenza meccanica di un condotto; resistenza meccanica nel sistema circolatorio; il regime turbolento e il numero di Reynolds; Applicazioni: lo sfigmomanometro e la misura della pressione arteriosa; il sistema respiratorio: la resistenza delle vie aeree e flusso laminare/turbolento nelle vie aeree; il circuito idrodinamico del sangue.
5. ELETTRICITA’
Carica elettrica, conservazione e quantizzazione della carica; conduttori, semiconduttori e isolanti; elettrizzazione per strofinio, per contatto, per induzione; elettroscopio a foglie: definizione operativa di carica elettrica; la legge di Coulomb e la bilancia di torsione; la forza di Coulomb nella materia; il campo elettrostatico e il vettore campo elettrico; linee di forza del campo elettrico; il lavoro nel campo elettrostatico; energia potenziale elettrostatica; il potenziale elettrico; la differenza di potenziale; potenziale di una carica puntiforme; le superfici equipotenziali; il flusso del campo elettrico e il teorema di Gauss; campo elettrostatico nei conduttori; i condensatori e la capacità; la corrente elettrica; la resistenza elettrica; prima e seconda legge di Ohm; la resistività; i circuiti elettrici; effetto termico della corrente: effetto Joule e potenza elettrica; analisi circuitale: resistenze in serie e in parallelo; Applicazioni: conduzione elettrica nel sistema nervoso umano: l’impulso nervoso e il modello a cavo dell’assone; la corrente elettrica nel corpo umano: effetti dell’elettricità sul corpo umano.
6. MAGNETISMO E ONDE ELETTROMAGNETICHE
Le proprietà magnetiche della materia; paramagnetismo, diamagnetismo, ferromagnetismo: la permeabilità magnetica; le calamite; fenomeni magnetici: interazione magnete-magnete e i poli magnetici; il campo magnetico terrestre; intensità, direzione e verso del campo magnetico; linee di forza del campo magnetico; confronto campo elettrico, campo magnetico; l’elettromagnetismo: esperienza di Oersted e azione di correnti su magneti; esperienza di Faraday e esperienza di Ampere: interazione magnete-corrente e forza tra correnti; il campo magnetico generato da un filo percorso da corrente; la legge di Ampere; la legge di Biot Savart; il campo elettromagnetico; la propagazione del campo elettromagnetico e onde elettromagnetiche; parametri di un’onda periodica: lunghezza d’onda, frequenza, periodo, velocità, ampiezza; lo spettro elettromagnetico.
7. OTTICA
La luce e le onde elettromagnetiche; ottica geometrica e ottica fisica; interazione della luce con la materia: riflessione, rifrazione, diffusione, assorbimento; l’indice di rifrazione; la legge di Snell; la riflessione totale e le fibre ottiche; la dispersione della luce e il prisma; cenni di diffrazione; i sistemi ottici: specchio piano e specchio sferico concavo e convesso; le lenti: lenti convergenti e divergenti; miopia, ipermetropia e correzione tramite lenti; i raggi principali delle lenti e la costruzione delle immagini; la formula delle lenti sottili; ingrandimento; il potere diottrico; .
Applicazioni: la macchina fotografica; il microscopio composto; la fisica dell’occhio: le proprietà ottiche dell’occhio; l’accomodamento; punti prossimo e remoto; il modello dell’occhio ridotto; il potere risolutivo dell’occhio.
8. IL SUONO
Fenomeni ondulatori; definizione, classificazione e tipi di onde; onde trasversali e longitudinali; onde piane, sferiche, circolari; i raggi e i fronti d’onda; onde armoniche: doppia periodicità spaziale e temporale; le grandezze caratteristiche di un’onda: lunghezza d’onda, frequenza, periodo, velocità, ampiezza. Il suono; emissione, propagazione e ricezione del suono; la velocità del suono; la propagazione del suono in un mezzo; il suono come onda di pressione; percezione dei parametri caratteristici: altezza, timbro e intensità del suono; grandezze energetiche del suono: potenza e intensità di una sorgente acustica; le frequenze udibili; la propagazione delle onde sonore: assorbimento, riflessione, rifrazione, diffrazione, interferenza di onde sonore; range in frequenza delle onde sonore; la propagazione delle onde sonore: assorbimento, riflessione, rifrazione, interferenza (costruttiva, ordinaria, distruttiva), diffrazione; orecchio esterno e diffrazione; la risonanza; i livelli sonori e il decibel: il livello di pressione sonora, il livello di intensità sonora, il livello di potenza sonora; suoni puri e suoni complessi; il teorema di Fourier; frequenza fondamentale e armoniche; analisi e sintesi; analisi in frequenza e spettro del segnale sonoro. Applicazioni: la fonazione: le frequenze formanti, il sonogramma e l’analisi del parlato. La fisica dell’apparato uditivo: orecchio esterno, inter-aural time difference e inter-aural intensity difference; il meato acustico e le onde stazionarie; l’orecchio medio come amplificatore di pressione; l’orecchio medio come adattatore di impedenza e meccanismi di protezione; l’orecchio interno come analizzatore di spettro; la fisica della coclea.
9. TERMODINAMICA
Sistema termodinamico; il concetto di temperatura; equilibrio termico; scale di temperatura; la temperatura assoluta; i termometri; l’energia interna; il calore; flusso di calore ed equilibrio termico; energia, lavoro e calore; la caloria e l’esperimento di Joule; la trasmissione del calore: conduzione, convezione ed irraggiamento; conduttori ed isolanti termici; la quantità di calore, il calore specifico e la capacità termica; cambiamenti di stato; calore latente; i gas; le leggi dello stato gassoso ideale: legge di Boyle-Mariotte e leggi di Gay-Lussac; l’equazione di stato dei gas perfetti e la scala assoluta delle temperature; cenni di teoria cinetica dei gas; gas reali e temperatura critica; primo e secondo principio della termodinamica; il lavoro in una trasformazione termodinamica.
Elementi di Fisica Biomedica, D. Scannicchio, E. Giroletti, EdiSES
Fisica per le professioni sanitarie, Davidovits, UTET
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