Università degli Studi di Pavia Facoltà di Medicina e Chirurgia
CLASSE LAUREE TRIENNALI PROFESSIONI SANITARIE
INFERMIERISTICHE E OSTETRICA
Corso Integrato di Fisica, Statistica, Informatica CORSO DI LAUREA IN INFERMIERISTICA
Sede di Vigevano
Insegnamento di
FISICA MEDICA E RADIOPROTEZIONE
Docente: Fabrizio Boffelli
Dipartimento di Fisica - Università degli Studi di Pavia Via A. Bassi, 6 - Pavia
Recapiti:
E-mail: fabrizio.boffelli@pv.infn.it Tel: 0382 - 987419
Ricevimento studenti: su appuntamento
Corso a.a. 2012 - 2013 I anno - I semestre
Corso propedeutico di Matematica e Fisica Programma
ASPETTI GENERALI:
• Fisica e Medicina. Scienza esatta.
• Metodo Scientifico
ASPETTI DI MATEMATICA:
• Matematica linguaggio della Scienza
• Equazioni: cosa sono e come si risolvono
• Proporzioni
• Conversione di unità di misura
• Potenze e loro proprietà. Potenze a esponente negativo
• Potenze di 10. Notazione scientifica
• Lunghezze, superfici e volumi
• Misure di superfici e volumi
• Calcolo percentuale e uso delle percentuali
• Sistemi di riferimento a 2 e 3 dimensioni
• Funzioni: definizione e generalità
• Funzioni invertibili
• Determinazione di una funzione a scopi sperimentali
• Funzioni dipendenti dal tempo
• Proporzione diretta e inversa: retta e iperbole
• Proporzione quadratica diretta e inversa
• Esponenziale e logaritmo
• Valori notevoli e proprietà dei logaritmi
• Funzione esponenziale
• Esponenziale negativo
• Funzione logaritmica
• Misura degli angoli
• Seno e coseno. Valori notevoli di seno e coseno. Funzioni
trigonometriche
Corso di Fisica Medica e Radioprotezione PROGRAMMA DI ESAME
Nozioni introduttive
Definizione di una grandezza fisica e sue dimensioni. Sistemi di unità di misura.
Grandezze scalari e grandezze vettoriali. Elementi di calcolo vettoriale.
Meccanica
Descrizione cinematica del moto: traiettoria e legge oraria, velocità e accelerazione. Le forze, le leggi della dinamica, i campi di forze, il campo gravitazionale, massa, peso e densità. Lavoro, energia e potenza: energia cinetica e teorema dell'energia cinetica, campi conservativi, energia potenziale e conservazione dell'energia meccanica, potenza e rendimento di una macchina.
Meccanica dei fluidi nei sistemi biologici. Trasporto in regime viscoso
Il moto dei fluidi: portata ed equazione di continuità. La pressione. Fluidi non viscosi: il teorema di Bernoulli. Fluidi viscosi: moto laminare e moto turbolento. Effetto della pressione idrostatica. Misura della pressione del sangue (sfigmomanometro). Cenni di idrodinamica nei sistemi biologici. Meccanismi di trasporto.
Termologia e termodinamica
Temperatura e scale termometriche (°K e °C). Energia interna. Calore e calore specifico. I gas perfetti. I gas reali. I principi della termodinamica. Meccanismi di trasmissione del calore.
Diffusione e osmosi
Le membrane nei sistemi biologici. Il fenomeno della diffusione. La filtrazione. Cenni sugli equilibri gas-liquido. Membrane semipermeabili e osmosi. Cenni sulle applicazioni della diffusione, della filtrazione e dell’osmosi al corpo umano.
Fenomeni elettrici
Carica elettrica e forza di Coulomb. Il campo elettrico e il potenziale elettrico. La capacità di un conduttore e il condensatore. La corrente elettrica e le leggi di Ohm. Effetto termico della corrente elettrica. Cenni sui fenomeni magnetici.
Fenomeni ondulatori. Emissione ed assorbimento di radiazioni
Le onde: descrizione e caratteristiche. Il suono, ultrasuoni ed applicazioni. Le onde elettromagnetiche.
Richiami sugli atomi. I nuclei e le forze nucleari. La radioattività in medicina nucleare. Le radiazioni X: produzione e assorbimento. Immagini radiologiche. Radioprotezione dei lavoratori e dei pazienti nelle attività sanitarie. Cenni di dosimetria.
TESTI CONSIGLIATI:
F. Borsa, G. Introzzi, D. Scannicchio, ELEMENTI di FISICA - per diplomi di indirizzo medico biologico, ed. UNICOPLI (1997)
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)
Per approfondire la materia:
D. Scannicchio, Fisica Biomedica, ed. Edises, II edizione, 2010
D. Scannicchio, Esercizi e problemi di Fisica - con indirizzo medico biologico, ed.
Unicopli, Milano, 1996
E. Zingoni, F. Tognazzi, A. Zingoni, Fisica biomedica, ed. Zanichelli, 1998
M. Fazio, G. Tosi et al., Fondamenti di fisica e biofisica, ed. Sorbona, 1990
P. Davidovits, Physics in biology and medicine, ed. Prentice-Hall, 1975
I LUCIDI DELLE LEZIONI SONO DISPONIBILI SUL SITO:
http://www2.pv.infn.it/~boffelli/Infermieristica_Vigevano/
Si ringraziano i Prof. D. Scannicchio, E. Giroletti e P. Montagna per il materiale didattico fornito.
Lo studente alla fine del corso dovrà dimostrare di essere in grado di:
IN GENERALE
• Applicare le leggi fisiche e le relazioni fra grandezze fisiche per la soluzione di semplici problemi numerici nel campo biomedico; verrà posta enfasi alla applicazione delle leggi fisiche del corpo umano.
MECCANICA
• Saper enunciare e discutere i tre principi della dinamica.
• Saper descrivere la legge di Newton, ricavarne la forza peso, definire la densità dei corpi.
• Conoscere la definizione di lavoro, di forze conservative e di energia potenziale.
• Esprimere l’energia potenziale di gravità, il principio di conservazione dell’energia e la conservazione dell’energia meccanica.
• Saper definire la potenza meccanica e il rendimento di una macchina.
MECCANICA DEI FLUIDI
• Saper esprimere le caratteristiche proprie dei fluidi, definire le grandezze fisiche presenti in un fluido in moto (come la pressione e la portata) con le relative diverse unità di misura e i loro fattori di conversione.
• Conoscere la legge di Stevino: pressione idrostatica a soggetti in posizione eretta.
• Fornire la descrizione del moto di un fluido in regime laminare e in regime turbolento in particolare individuandone le caratteristiche e la presenza nel sistema circolatorio.
• Saper applicare l’equazione di continuità al sistema circolatorio.
• Conoscere il principio di conservazione dell’energia di un liquido che si muove in un condotto in prossimità del suolo (teorema di Bernoulli) e discuterne le conseguenze.
• Saper descrivere la misura della pressione arteriosa con lo sfigmomanometro.
• Illustrare i fenomeni di trasporto: sedimentazione, centrifugazione, elettroforesi.
TERMOLOGIA e TERMODINAMICA
• Spiegare il concetto di calore e conoscere le sue unità di misura.
• Conoscere le scale termometriche e le leggi dei gas perfetti con le relative condizioni di applicazione ai gas reali e alla miscela gassosa chiamata aria (cenni sulla temperatura critica).
• Sapere definire un sistema termodinamico e conoscere le varie trasformazioni termodinamiche.
• Conoscere il primo principio della termodinamica e il significato di entalpia.
• Saper descrivere qualitativamente il significato del secondo principio della termodinamica.
• Saper descrivere i meccanismi di trasporto del calore, con particolare riferimento al corpo umano
FENOMENI ELETTRICI
• Essere in grado di descrivere la legge di Coulomb.
• Conoscere la definizione di campo elettrico, potenziale elettrico, corrente elettrica, le leggi di Ohm, l’effetto termico della corrente elettrica e le relative unità di misura.
FISICA DELLE MEMBRANE
• Saper impostare la descrizione delle membrane, dei flussi attraverso di esse e dei meccanismi di trasporto passivo.
• Conoscere il meccanismo della diffusione, in particolare l’agitazione termica, la diffusione libera e la diffusione attraverso membrane (legge di Fick).
• Saper descrivere il meccanismo di filtrazione.
• Cenni alle caratteristiche diffusive dei gas nei sistemi biologici (legge di Henry).
• Discutere l’osmosi e il meccanismo gradiente di pressione osmotica. Conoscere l'applicazione delle leggi dell’osmosi al corpo umano.
FENOMENI ONDULATORI e RADIAZIONI IONIZZANTI
• Conoscere le principali caratteristiche dei fenomeni ondulatori e della loro propagazione (ampiezza, frequenza, periodo, lunghezza d’onda, velocità di propagazione e loro relazioni).
• Saper descrivere le onde meccaniche (suono) e le onde elettromagnetiche.
• Conoscere gli ultrasuoni e la loro applicazione in medicina (ecografia ed ecodoppler).
• Conoscere lo spettro delle onde elettromagnetiche e la sua applicazione nella medicina.
• Conoscere le caratteristiche della radiazione X e del suo assorbimento nel corpo umano (radiografia, radioscopia e TAC).
• Conoscere qualitativamente la struttura degli atomi e dei nuclei e la legge del decadimento radioattivo.
• Conoscere i vari tipi di radiazioni ionizzanti (alfa, beta e gamma).
• Conoscere i principi della radioprotezione dei lavoratori e dei pazienti sottoposti a trattamento radiologici.
