Ateneo - UPO

Panoramica sulla fisica classica: vettori, grandezze fisiche e loro misura, cinematica in una e due dimensioni, dinamica del punto materiale e del corpo rigido, fluidodinamica per fluidi ideali e reali, termodinamica con riferimento al modello di applicazione costituito dal gas perfetto, elettricità e magnetismo, onde sonore ed elettromagnetiche, ottica geometrica, cenni di fisica moderna, in riferimento ai fenomeni nucleari, relatività ristretta, meccanica quantistica, struttura dell'atomo e del nucleo atomico, decadimento radioattivo.

Testi consigliati:

D. C. Giancoli, "FISICA, Principi e applicazioni", Casa Editrice Ambrosiana

J. Walker, "Fondamenti di Fisica", Pearson

A. Giambattista, B. McCarthy Richardson, R.C. Richardson, "Fisica
Generale, Principi e applicazioni", McGraw Hill

D. Scannicchio, "Fisica Biomedica", EdiSES

J. Kane, M. Sternheim, "Fisica Applicata", EMSI

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, "Fondamenti di Fisica", Casa Editrice Ambrosiana

N. Mohlo, "Fondamenti di fisica per scienze medico-biologiche", Monduzzi

A. Cromer, "Fisica per medicina, farmacia e biologia", Piccin

M. Celasco, "Lineamenti di Fisica", ECIG

Matematica:

R. Davidson, Metodi matematici per un corso introduttivo di fisica, EdiSES

Esercizi :

A.R. King, O. Regev, "500 Problems and Solutions", Cambridge University Press

Altri testi utili:

Larry Gonick, Art Huffman, The Cartoon Guide to Physics, Collins

Il corso si propone di esaminare quegli aspetti della fisica classica che risultano essenziali per una comprensione non mnemonica e una buona padronanza negli ambiti della Fisiologia e della Biofisica.
Un ulteriore obiettivo formativo consiste nell'analisi quantitativa di tecniche e approcci concettuali inerenti i meccanismi fisici coinvolti nella diagnostica medica, con una breve rassegna delle tecniche di imaging.

Nozioni di base di matematica: a titolo di esempio, il programma di matematica del Liceo Classico è sufficiente. Non è richiesta la conoscenza del calcolo infinitesimale

Lezioni frontali con videoproiettore ed esercitazioni con problemi svolti in aula con lavagna luminosa e/o lavagna tradizionale.

La frequenza alle lezioni è obbligatoria. Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa
Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.

L’esame consiste in una prova scritta, con quiz a risposta multipla o a risposta aperta, e in una prova orale con l'obiettivo di valutare il livello di conoscenza, di approfondimento e la capacità di ragionamento raggiunte dalla studentessa/dallo studente su tutti gli argomenti svolti durante il corso.
Non è consentito l'utilizzo di materiali didattici durante le prove d'esame. Ad ogni domanda è assegnato un punteggio proporzionale alla difficoltà. Per il superamento dell'esame scritto è necessario raggiungere un punteggio minimo di 18/30. La studentessa/lo studente accede alla prova orale solo dopo avere superato quella scritta. Per superare la prova la studentessa o lo studente dovrà dimostrare di aver raggiunto un livello di conoscenza e abilità adeguato su tutto il programma del corso dando prova di saper esporre in modo chiaro tutti gli argomenti richiesti durante la prova orale.

- Matematica, geometria, statistica,
coordinate cartesiane, funzioni e loro rappresentazione grafica: retta, parabola, elevamento a potenza, iperbole, esponenziale e logaritmo; funzioni trigonometriche; circonferenza. Scale lineari e logaritmiche. Cifre significative. Notazione scientifica. Vettori; operazioni con i vettori: somma, differenza, prodotto scalare e vettoriale. Probabilita' e densita' di probabilita'; valore medio, scarto, deviazione standard; la distribuzione di Gauss.

- Grandezze fisiche e la loro misurazione
Unita' di misura. Incertezza statistica e sistematica.

-Meccanica
Cinematica:
Velocita', accelerazione. Moto rettilineo uniforme, moto uniformemente accelerato. Caduta di un grave. Moto in piu' dimensioni. Moto circolare, velocita' angolare e periferica, accelerazione centripeta; moto circolare uniforme.

Dinamica:
Forza, massa, le tre leggi di Newton, sistemi di riferimento inerziali e non-inerziali. Forze apparenti; forza centrifuga. Reazioni vincolari. Legge della gravitazione universale. Attrito statico e dinamico.
Lavoro, energia cinetica e potenziale. Energia meccanica totale e sua conservazione. Forze conservative e forze dissipative. Potenza. Impulso e quantita' di moto. Conservazione della quantita' di moto, urti.
Moto armonico semplice; pendoli e molle. Forze elastiche, energia potenziale elastica. Oscillazioni smorzate e oscillazioni forzate; concetto di risonanza.
Momento di una forza; coppie di forze. Condizioni di equilibrio di un corpo rigido. Leve. Baricentro. Stabilita'.
Moto del centro di massa; II legge di Newton per sistemi di particelle. Moto dei corpi rigidi: velocita' ed accelerazione angolare. Momento d'inerzia. Momento angolare e sua conservazione.
Elasticita'. Sforzo e deformazione. Modulo di Young; modulo di Poisson; modulo di taglio; modulo di compressibilita'; elasticita' di flessione. Limite elastico e carico di rottura.

- Fluidi
Pressione, densita'. Legge di Archimede. Portata. Equazione di continuita'. Conservazione dell'energia ed equazione di Bernoulli; applicazioni dell'equazione di Bernoulli; stenosi e aneurisma.
Viscosita', coefficiente di viscosita'. Legge di Hagen-Poiseuille. Resistenza idrodinamica; resistenze in serie e in parallelo. Legge di Stokes. Sedimentazione e velocita' di sedimentazione; centrifuga. Flusso turbolento. Numero di Reynolds. Misurazione della pressione arteriosa.
Gas perfetti; equazione di stato. Teoria cinetica; velocita' quadratica media. Gas reali e loro isoterme. Cambiamenti di stato. Vapore e gas; vapore saturo; liquefazione; umidita'.
Diffusione, coefficiente di diffusione, legge di Fick. Tensione superficiale; legge di Laplace e legge di Jurin.

-Termodinamica

Primo principio della termodinamica. Calore specifico e capacita' termica. Calore specifico di un gas perfetto a pressione e volume costante. Potenza metabolica. Secondo principo della termodinamica; processi reversibili e irreversibili; entropia; cicli termodinamici, ciclo di Carnot, rendimento.

- Elettricita' e magnetismo

Carica elettrica, legge di Coulomb, campo elettrico, energia potenziale elettrostatica, potenziale; elettronvolt. Relazione tra campo e differenza di potenziale. Dipolo elettrico: linee di campo e comportamento in un campo elettrico.

Conduttori ed isolanti. Polarizzazione di un dielettrico. Capacita' elettrica; condensatore; effetto di un dielettrico. Costante dielettrica relativa. Energia immagazzinata in un condensatore. Capacita' equivalente di condensatori in serie e in parallelo.

Corrente elettrica. Velocita' di deriva dei portatori di carica. Resistenza elettrica; resistivita'. Legge di Ohm. Resistenze in serie e parallelo. Circuiti elettrici. Potenza nei circuiti elettrici, legge di Joule. Conduttori ohmici e non; il diodo.
Circuiti in corrente continua e in corrente alternata; tensione e corrente efficaci.
Effetti del passaggio della corrente elettrica nel corpo umano. Collegamento a terra.
Campo magnetico. Forza di Lorentz; forza su un filo percorso da corrente. Legge di Biot-Savart; campo generato da un filo, campo generato da una spira. Solenoide. Dipolo magnetico; momento di dipolo magnetico; comportamento di un dipolo magnetico all'interno di un campo magnetico.
Materiali ferromagnetici, magneti permanenti.
Flusso del campo magnetico. Legge di Faraday-Lenz. Generatori elettrici, trasformatori.
Tubo a raggi catodici. Principi di funzionamento di linac, ciclotrone, sincrotrone.
Onde periodiche. Velocita' delle onde; periodo e lunghezza d'onda. Onde longitudinali e trasversali. Cenni all'analisi di Fourier. Onde elettromagnetiche. Antenne. Quantizzazione dell'energia nelle elettromagnetiche: il fotone.
Generazione di raggi X: radiazione di frenamento e righe caratteristiche. Uso dei raggi X per indagini diagnostiche: cenni ai principi fisici.

- Onde sonore
Natura del suono. Intensita' delle onde sonore. Livello di intensita' sonora; il decibel. Effetto Doppler. Ultrasuoni. Flussimetria Doppler.

- Ottica geometrica
Indice di rifrazione. Riflessione, rifrazione, legge di Snell. Riflessione interna totale. Lenti. Equazione del costruttore di lenti; equazione delle
lenti sottili. Accomodamento; punto prossimo e punto remoto.

- Fisica moderna, fenomeni nucleari.
Cenni alla teoria della relativita' ristretta. Cenni di meccanica quantistica. Cenni alla struttura atomica; transizioni elettroniche tra orbitali atomici.
Cenni alla struttura del nucleo atomico. Nuclei stabili e instabili. Decadimenti alfa, beta e gamma. Attivita'; legge del decadimento
radioattivo. Principi di funzionamento della PET.
Integrazione della dimensione di genere: verrà discussa l'importanza dell'integrazione di genere nella ricerca, nei programmi degli insegnamenti e nella formazione.

- Conoscenza e comprensione:

Si richiede alla studentessa/allo studente di raggiungere una conoscenza non mnemonica di quegli aspetti della fisica classica essenziali per una buona padronanza di ambiti quali la Fisiologia e la Biofisica.
Un ulteriore obiettivo formativo consiste nella comprensione delle tecniche e degli approcci concettuali all'interno dei meccanismi fisici coinvolti nella diagnostica medica, in particolare nelle tecniche di imaging.

- Capacità di applicare conoscenza e comprensione:

la Studentessa/lo Studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze acquisite in quei domini che richiedono aspetti della fisica essentiali per una buona padronanza di ambiti quali la Fisiologia, la Biofisica e la diagnostica medica.

- Autonomia di giudizio:

Si richiede alla Studentessa/allo Studente di acquisire la capacità di analizzare con senso critico tutti gli argomenti della fisica classica che sono essenziali nei successivi livelli della sua formazione medica.

- Abilità comunicative:

La Studentessa/lo Studente dovrà padroneggiare il lessico usato comunemente in tutti gli ambitiv della fisica classica e moderna trattati nel programma.
Nella prova scritta e in quella orale la Studentessa/lo Studente dovrà utilizzare in modo appropriato il lessico relativo agli argomenti studiati nel corso.

- Capacità di apprendimento: la studentessa/lo studente acquisirà la capacità di utilizzare il
materiale didattico fornito per uno studio critico e ragionato degli argomenti trattati ed inoltre sarà in grado di approfondire ed aggiornare in maniera autonoma, tramite lettura di testi e articoli scientifici le problematiche correlate a tutti gli argomenti trattati durante il corso.