Programma del corso di Fisica Applicata

Corso di Laurea in professioni sanitarie tecniche

Corso Integrato di Biologia, Genetica e Fisica (Dietista)

Scienze Propedeutiche (Tecnico di Neurofisiopatologia) Scienze Propedeutiche I (Tecnico Audiometrista)

Programma del corso di Fisica Applicata

(a.a. 2002-2003)

Richiami di matematica

v Potenze, rapporti, proporzioni, equivalenze e percentuali.

v Equazioni di primo e secondo grado.

v Geometria elementare, angoli piani, triangolo rettangolo.

v Funzioni: retta, iperbole e parabola, curva esponenziale e logaritmica.

v Richiami di trigonometria: funzioni seno, coseno e tangente e loro proprietà.

Introduzione alle grandezze fisiche ed alle unità di misura

v Grandezze fisiche, grandezze fondamentali e derivate, costanti fondamentali.

v Il sistema Internazionale di unità di misura, multipli e sottomultipli ed uso della notazione scientifica.

v Errore assoluto ed errore percentuale.

v Grandezze scalari e grandezze vettoriali:

Ø esempi di vettori: spostamento, velocità ed accelerazione;

Ø somma, differenza e prodotto di vettori. Risultante di vettori.

Introduzione alla statistica

v Concetto di misura, misure dirette ed indirette di una grandezza.

v Errori casuali ed errori sistematici. Sensibilità, precisione e portata di uno strumento.

v Istogramma delle misure, valore medio e deviazione standard

v Legge di Hooke e misura dell’allungamento di una molla (esercitazione in aula).

Meccanica

v Cinematica del punto materiale:

Ø spostamento, velocità ed accelerazione;

Ø alcune leggi orarie del moto:

§ moto uniforme ed uniformemente accelerato e composizione in due dimensioni;

§ moto circolare uniforme ed accelerazione centripeta.

v Introduzione alle forze e 3 principi della dinamica.

v Esempi di forze:

Ø la forza peso e l'accelerazione di gravità. Il campo gravitazionale;

Ø la forza di attrito e la forza di contatto;

Ø la forza centripeta.

v Corpi rigidi:

Ø il baricentro di un corpo rigido ed il baricentro del corpo umano;

Ø il momento di una forza e le condizioni di equilibrio di un corpo rigido;

Ø vincoli e condizioni di stabilità di un corpo su di un piano;

Ø le leve e le puleggie. Esempi di articolazioni umane.

v Energia meccanica e lavoro:

Ø lavoro di una forza e teorema dell’energia cinetica;

Ø lavoro della forza peso e l’energia potenziale;

Ø principio di conservazione dell'energia meccanica;

Ø forze dissipative e concetto di rendimento meccanico;

Ø potenza meccanica;

Ø impulso di una forza e conservazione della quantità di moto.

Meccanica dei fluidi

v Introduzione ai fluidi:

Ø distinzione tra liquidi, gas e vapori;

Ø caratteristiche dei fluidi: diffusione, viscosità, comprimibilità. Il fluido ideale.

v Statica dei fluidi:

Ø Densità e pressione;

Ø la legge di Stevino e le sue applicazioni:

§ i vasi comunicanti;

§ la misura della pressione atmosferica ed il mmHg;

§ il manometro a liquido e lo sfigmomanometro;

§ gli effetti della gravità sulla pressione nei vasi sanguigni;

Ø il principio di Archimede ed il galleggiamento dei corpi.

v Idrodinamica:

Ø il regime stazionario e la portata di in condotto. La portata del cuore umano;

Ø l'equazione di continuità in un condotto e la velocità del sangue nel circolo sistemico;

Ø i fluidi ideali ed il teorema di Bernoulli. Applicazioni (aneurisma e stenosi);

Ø i fluidi reali:

§ la resistenza idrodinamica, confronto tra un soggetto sano e iperteso;

§ il moto laminare, la legge di Hagen-Poiseuille e la viscosità di un fluido;

§ il regime turbolento e la velocità critica;

§ applicazioni al sistema cardiocircolatorio:

• le resistenze idrodinamiche di un soggetto sano e di un soggetto iperteso;

• la viscosità del sangue;

• la velocità critica nei vasi sanguigni;

• il lavoro motore del cuore.

Ø Legge di Stokes e sue applicazioni alla sedimentazione ed alla centrifugazione.

Tensione superficiale

v Fenomeni di superficie.

v Tensione superficiale e pressione di Laplace.

v Applicazioni:

Ø contagocce;

Ø capillarità;

Ø embolia gassosa.

Termologia

v La temperatura ed il calore:

Ø le differenti scale termometriche ed il termometro;

Ø il calore e la caloria;

Ø il calore specifico, la capacità termica e le condizioni di equilibrio termico.

v Le trasformazioni di fase ed il calore latente di evaporazione.

I Gas

v La tavola periodica, la massa atomica, la mole ed il numero di Avogadro.

v I gas ideali e le trasformazioni isoterme. La legge di Avogadro.

v Miscuglio di gas ideali, la frazione molare, la pressione parziale e la legge di Dalton.

v I gas reali e le trasformazioni isoterme:

Ø la temperatura critica;

Ø la tensione di vapore e l'umidità relativa.

Termodinamica e metabolismo

v Meccanismi di propagazione del calore; conduzione, convezione ed irraggiamento.

v Termoregolazione del corpo umano.

v Il lavoro in termodinamica, le trasformazioni reversibili ed irreversibili.

v Primo e secondo principio della termodinamica.

v Metabolismo:

Ø Equivalente calorico e calore di combustione;

Ø Energia fisiologica minima, MR ed MBR.

v Argomenti addizionali (solo dietisti):

Ø il calorimetro delle mescolanze e la bomba calorimetrica;

Ø il tasso metabolico e l’esame spirometrico;

Ø efficienza del corpo umano nelle diverse attività fisiche.

Le soluzioni diluite

v Le soluzioni liquide e la concentrazione. La composizione del plasma.

v La diffusione dei gas nei liquidi, la legge di Henry e la solubilità.

Ø Esempio: equilibri negli alveoli polmonari e la diffusione di ossigeno ed azoto nel corpo.

v Membrane semipermeabili e fenomeni osmotici: la legge di Van't Hoff e le soluzioni isotoniche.

Fenomeni elettrici

v Il modello atomico e la carica elettrica.

v La legge di Coulomb, il campo elettrico ed il potenziale elettrico. L'elettronvolt.

v Il condensatore piano e la capacità elettrica. Condensatori in serie ed in parallelo.

v La corrente elettrica.

v Le leggi di Ohm, la resistenza elettrica e la resistività.

Ø parallelismo tra circuiti elettrici e fluidodinamici;

Ø resistenze in serie ed in parallelo.

v Potenza elettrica ed effetto Joule.

v Breve cenno sulle correnti alternate.

v Effetti magnetici, il campo magnetico e la forza di Lorenz.

v Argomenti addizionali (solo tecnici NFPT) Ø Nozioni di teoria dei circuiti:

§ leggi di Kirchoff;

§ resistenze e capacità equivalenti di una rete passiva;

§ correnti alternate: tensione e corrente efficace, potenza media;

§ fenomeni transitori nei circuiti RC.

Onde meccaniche

v Onde longitudinali e trasversali. Esempi.

v Velocità di propagazione di un’onda e propagazione di un’onda unidimensionale.

v Onde periodiche: ampiezza, frequenza, periodo e lunghezza d’onda. Onde sinusoidali.

v Principio di sovrapposizione, interferenza costruttiva e distruttiva.

v Scomposizione di un’onda periodica e spettro di frequenza. Il teorema di Fourier.

v Onde tridimensionali piane e sferiche: intensità e legge del quadrato della distanza.

v Onde acustiche e sonore:

Ø frequenze ed intensità delle onde sonore;

Ø velocità di propagazione nei diversi mezzi;

Ø riflessione, rifrazione e diffrazione delle onde sonore.

v Argomenti addizionali (solo tecnici audiometristi):

Ø Fenomeni di interferenza:

§ onde stazionarie e battimenti

§ onde stazionarie in una corda e frequenze caratteristiche.

Ø Onde acustiche e sonore:

§ velocità di propagazione, effetto del gradiente termico dell’aria;

§ effetto Doppler;

§ onde acustiche stazionarie in un tubo cilindrico con una e due estremità aperte;

§ caratteristiche delle onde sonore e funzionamento dell’orecchio umano;

§ impedenza acustica caratteristica e legame tra intensità sonora e pressione acustica;

§ il decibel e la curva di acuità uditiva;

§ le curve isofoniche ed il phon.