Università degli Studi di Pavia
A.A. 2015-2016
Laurea in Scienze Motorie: Educazione Fisica e Tecnica Sportiva CORSO DI FISICA
(Docente: Fabrizio Boffelli)
FINALITÀ GENERALI
Sulla base delle conoscenze che fanno parte del bagaglio culturale dello studente che si iscrive all’Università, il corso si propone di fornire gli strumenti per una adeguata comprensione dei fenomeni di fisica applicata alle scienze della vita (biologia, medicina ecc.), nonché di molti aspetti di altre scienze di base (chimica, fisiologia ecc.). Saranno in particolare approfonditi argomenti di biomeccanica, i temi energetici e la termodinamica, la meccanica dei fluidi e i meccanismi di trasporto nei sistemi biologici.
PROGRAMMA D’ESAME DI FISICA
Lo studente alla fine del corso dovrà dimostrare di essere in grado di:
- Distinguere fra grandezze scalari e grandezze vettoriali e per ciascuna grandezza fisica indicare e definire l’unità di misura nel Sistema Internazionale e nei sistemi pratici (in particolare quelli usati in campo biomedico).
- Applicare leggi fisiche e relazioni fra grandezze fisiche per la risoluzione di problemi numerici, in particolare nel campo biomedico e delle scienze motorie.
(meccanica)
- Discutere il concetto di traiettoria.
- Discutere le leggi orarie dei moti uniforme e uniformemente accelerato e rappresentarle graficamente.
- Descrivere il moto circolare uniforme e le grandezze che lo caratterizzano.
- Esprimere il concetto di forza ed il principio d’inerzia, il concetto di massa ed il secondo principio della dinamica.
- Esprimere il terzo principio della dinamica. Discutere la relazione fra impulso e quantità di moto ed il principio di conservazione della quantità di moto.
- Discutere i concetti di sistema di riferimento. Spiegare la forza centripeta e la forza centrifuga.
- Definire il lavoro compiuto da una forza, indicare il significato di energia cinetica e del teorema dell’energia cinetica.
- Discutere il fenomeno dell’attrito, le forze d’attrito, i coefficienti d’attrito.
- Spiegare cosa s’intende per campo di forze, definire quando è conservativo ed introdurre l’energia potenziale.
- Discutere la legge di gravitazione universale.
- Presentare il principio di conservazione dell’energia meccanica e discutere alcuni esempi di applicazione.
- Definire il centro di massa di un corpo.
- Definire il momento di una forza e di una coppia di forze riportando anche alcuni esempi.
- Esprimere le condizioni di equilibrio di un corpo rigido, mostrare le applicazioni dei vari tipi di leva e presentare esempi di leva nel corpo umano.
(elasticità)
- Distinguere fra corpo rigido, elastico e plastico.
- Definire lo sforzo di trazione, di compressione, di taglio o di scorrimento provocato dall'azione delle forze applicate ad un corpo elastico e definire la deformazione subita dallo stesso a seguito dello sforzo.
2
- Esprimere la relazione esistente fra sforzo e deformazione (legge di Hooke), rappresentarne e discuterne l'andamento nel piano sforzo-deformazione nel caso di materiali omogenei, considerando sforzi superiori ai limiti di elasticità.
(fluidi)
- Esprimere le caratteristiche proprie dei fluidi.
- Definire la grandezza pressione in un fluido.
- Riconoscere le diverse unità di misura della pressione ed calcolare i corrispondenti fattori di conversione.
- Enunciare i principi di Pascal, Stevino e Archimede.
- Fornire una descrizione del moto di un liquido facendo riferimento anche alle linee di flusso o di corrente ed al tubo di corrente.
- Definire quando il moto di un liquido può essere considerato "stazionario" ed indicare le considerazioni che ne derivano sulla portata e la velocità del liquido anche in presenza di variazioni di sezione del condotto (equazione di continuità).
- Inquadrare l'approssimazione di "liquido ideale" con riferimento anche al profilo di velocità.
- Discutere il teorema di Bernoulli ponendo l'accento sulle ipotesi fatte per quanto riguarda il liquido ed il suo moto e sul significato di teorema di conservazione dell'energia meccanica per i liquidi.
- Partendo dall'espressione del teorema di Bernoulli, discutere l'andamento della pressione in presenza di riduzione o aumento della sezione del condotto per un condotto orizzontale e analizzare gli esempi di stenosi ed aneurisma.
- Discutere l’effetto della presenza di attrito interno nei liquidi reali, dal punto di vista idrodinamico e discutere l'espressione della conservazione di energia per un liquido reale riportando l'esempio della circolazione sanguigna.
- Definire il coefficiente di viscosità di un liquido.
- Descrivere il moto di un liquido in regime laminare ed in regime turbolento (vorticoso.
- Illustrare la legge di Hagen-Poiseuille ponendo l'accento sulle condizioni di validità.
(termologia)
- Descrivere mediante adeguate relazioni la dilatazione termica nei solidi, nei liquidi e nei gas.
- Spiegare il funzionamento dei termometri a dilatazione e del termometro clinico.
- Scrivere le leggi valide per i gas perfetti e l’equazione di stato dei gas perfetti.
- Rappresentare sul piano PV le principali trasformazioni.
- Spiegare il concetto di quantità di calore, definire la caloria
- Definire la capacità termica di un corpo ed il calore specifico di una sostanza - Descrivere i cambiamenti di fase
(termodinamica)
- Introdurre il significato di sistema termodinamico e di trasformazione termodinamica;
distinguere fra trasformazione reversibile e irreversibile.
- Discutere il lavoro in una trasformazione termodinamica.
- Discutere il primo principio della termodinamica.
- Esprimere e discutere il secondo principio della termodinamica mediante gli enunciati di Lord Kelvin e di Clausius.
MATERIALE DIDATTICO CONSIGLIATO
• F. Borsa, G.L. Introzzi, D. Scannicchio, ELEMENTI DI FISICA per diplomi di indirizzo medico biologico. Edizioni UNICOPLI, Milano
• Montagna P., Panzarasa A., Dalla matematica alla fisica: richiami di matematica e semplice esercizi di fisica tra scuola superiore e università, ed. CLU, Pavia 2003 (consigliato per chi è carente di matematica e fisica)
• Slides proiettate a lezione
