PROGRAMMA Fisica Applicata Generalità: Grandezze fisiche, equazioni dimensionali, sistemi di unità di misura SUPPORTI DIDATTICI. UDE Laurea Magistrale

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1 [ Concetti già in possesso degli studenti di, in quanto presenti nel Programma delle prove di ammissione a Medicina & Chirurgia ] [ Programma del corso di ] [ Filmato ] Dare le definizioni delle principali grandezze fisiche e individuare le loro unità di misura secondo il sistema internazionale (specificamente in relazione alla loro utilizzazione in medicina) e illustrare i concetti di accuratezza e precisione di una misura definendo le principali cause di errore. Rappresentare graficamente i fenomeni fisici e interpretarne le rappresentazioni grafiche. Definire le funzioni dimensionali e darne esempi semplici misure dirette e indirette, grandezze fondamentali e derivate, dimensioni fisiche delle grandezze, conoscenza del sistema metrico decimale e dei Sistemi di Unità di Misura CGS, Tecnico (o Pratico) (ST) e Internazionale (SI), delle unità di misura (nomi e relazioni tra unità fondamentali e derivate), multipli e sottomultipli (nomi e valori). Generalità: Grandezze fisiche, equazioni dimensionali, sistemi di unità di misura Cos è lo spazio Misurare il tempo somme di vettori nel piano somme di vettori 1 somme di vettori 2 grafico di una funzione Fornire esempi di applicazioni di modelli fisici e matematici in medicina Modelli fisici di organi ed apparati (vedi dopo) Enunciare le leggi fisiche del moto: sistema di riferimento, posizione, spostamento, velocità, accelerazione, moto uniformemente accelerato, moto circolare uniforme. Fornire la definizione di corpo rigido e di baricentro grandezze cinematiche, moti vari con particolare riguardo a moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato; moto circolare uniforme; moto armonico (per tutti i moti: definizione e relazioni tra le grandezze cinematiche connesse); vettori e operazioni sui vettori. Forze, momenti delle forze rispetto a un punto. Composizione vettoriale delle forze. Definizioni di massa e peso. Accelerazione di gravità. Legge di gravitazione universale, 1, 2 e 3 principio della dinamica. Meccanica del punto materiale e dei corpi rigidi tipi di equilibrio; moto armonico e moto circolare uniforme urti elastici & anelastici moto balistico effetti di rimbalzo il pendolo il pendolo elastico momento d'inerzia centro di gravità Programma_FISICA-UDE_vermiglio-RIVISTO.doc - stampa del 17/09/09 - pag. 1 di 8

2 [ Concetti già in possesso degli studenti di, in quanto presenti nel Programma delle prove di ammissione a Medicina & Chirurgia ] [ Programma del corso di ] [ Filmato ] Definire i concetti di lavoro, di energia cinetica e di energia potenziale e spiegare le loro relazioni Lavoro, energia cinetica, energie potenziali. Principio di conservazione dell energia Campi di forza; lavoro, Energia cinetica e potenziale Forze Le forze fondamentali Forze e movimento La mela e la luna Campi magnetici, elettrici e gravitazionali Energia e lavoro Energia potenziale Come conservare l energia Macchine e lavoro Definire le differenze di stato fisico (solido, liquido e gassoso) ed enunciare le leggi che regolano la trasformazione di stato Cambiamenti di stato e calori latenti. stati di aggregazioni della materia; cambiamenti di stato L universo meccanico ed oltre L atomo di Rutherford Nell interno dell atomo Teoria molecolare Atomi e quarks Tavola Periodica degli Elementi Animata Tavola Periodica l'atomo di Bohr Descrivere i differenti tipi di leva e indicarne le caratteristiche cinetiche con riferimento alle articolazioni degli arti Indicare le basi biofisiche della contrazione muscolare Dare la definizione di deformazione e di elasticità con riferimento alle strutture corporee Le leve; Elementi di fisica del sistema locomotore il corpo umano dal punto di vista statico e dinamico modello fisico del sistema muscolare; il corpo umano come macchina aspetti fisici delle alterazioni motorie elasticità ed elastomeri; isteresi elastica leva di primo genere Lo scheletro Programma_FISICA-UDE_vermiglio-RIVISTO.doc - stampa del 17/09/09 - pag. 2 di 8

3 [ Concetti già in possesso degli studenti di, in quanto presenti nel Programma delle prove di ammissione a Medicina & Chirurgia ] [ Programma del corso di ] [ Filmato ] Fornire la definizione di densità e descrivere le procedure per la sua misurazione Dare la definizione di pressione e indicare le modalità per la sua misurazione Spiegare le leggi di Pascal e di Archimede (fornendo esempi alle applicazioni in medicina) Spiegare le differenze di comportamento dei liquidi ideali e di quelli reali; illustrare il teorema di Bernoulli e la legge di Poiseuille (con esempi applicativi) Spiegare la distinzione tra moto laminare e moto turbolento e dare la definizione di numero di Reynolds Definire la resistenza idrostatica e in condotti in serie e condotti in parallelo con applicazione di tale leggi alla circolazione sanguigna Fornire la definizione di viscosità e coefficiente di viscosità di un liquido reale; descrivere sinteticamente il trasporto in regime viscoso, i processi di sedimentazione, elettroforesi, centrifugazione con esempi di applicazioni in campo medicolaboratoristico Illustrare le fasi del ciclo cardiaco correlandole con le meccanica cardiaca e definirne in risultato: la gettata cardiaca come effetto di pompa Illustrare le funzioni (in relazione alla struttura) delle diverse sezioni dell'albero vasale: sistema arterioso, capillari, sistema venoso, i circoli capillari e le loro peculiarità d'organo Spiegare gli aggiustamenti cardio-circolatori e respiratori durante la attività fisica Spiegare i meccanismi di regolazione della attività cardiaca e della pressione arteriosa Misurare a pressione arteriosa omerale mediante sfigmomanometro a mercurio (Riva Rocci) Densità e peso specifico; pressione, e sue unità di misura (non solo nel sistema SI). Principio di Archimede. Principio di Pascal. Legge di Stevino. sistema circolatorio: Modello fisico del sistema circolatorio; applicazioni delle leggi dell'idrostatica e dell'idrodinamica allo studio della circolazione del sangue; velocità di eritrosedimentazion e; determinazione della pressione, della portata e della resistenza vasale aspetti fisici delle alterazioni circolatorie spinta di Archimede Il sangue Il lavoro del cuore Programma_FISICA-UDE_vermiglio-RIVISTO.doc - stampa del 17/09/09 - pag. 3 di 8

4 [ Concetti già in possesso degli studenti di, in quanto presenti nel Programma delle prove di ammissione a Medicina & Chirurgia ] [ Programma del corso di ] [ Filmato ] Descrivere il fenomeno della capillarità fenomeni di capillarità Descrivere i meccanismi di trasporto dell acqua e dei soluti attraverso le membrane biologiche soluzioni colloidali; diffusione e permeabilità; pressione osmotica, tonicità ed osmolarità; scambi idrici capillari; lavoro in corrispondenza ad una variazione di concentrazione; emolisi, congelamento cellulare Il lavoro dei reni La membrana cellulare Definire il concetto di tensione superficiale e di liquido tensioattivo e descrivere la legge di Laplace. Spiegare su basi fisiche il meccanismo di espansione dell'alveolo polmonare. Descrivere le nozioni essenziali della fisica dei gas utili alla comprensione della funzione respiratoria Correlare i concetti di meccanica respiratoria e lavoro respiratorio. Descrivere l indagine spirometrica diffusione dei gas e diosmosi; soluzione dei gas nei liquidi; ruolo della tensione superficiale nella respirazione; ciclo ed isteresi respiratoria; gli scambi gassosi alveolari nella respirazione; sistema respiratorio: Modello fisico del sistema respiratorio;aspetti fisici delle alterazioni respiratorie La respirazione dell uomo Programma_FISICA-UDE_vermiglio-RIVISTO.doc - stampa del 17/09/09 - pag. 4 di 8

5 [ Concetti già in possesso degli studenti di, in quanto presenti nel Programma delle prove di ammissione a Medicina & Chirurgia ] [ Programma del corso di ] [ Filmato ] Enunciare e spiegare i principi della termodinamica. Indicare le trasformazioni termodinamiche e i cicli termodinamici. Descrivere i meccanismi di conduzione, convezione e irraggiamento del calore Spiegare il concetto di carica elettrica, di forze elettrostatiche e di campo elettrico. Fornire la definizione di potenziale elettrico e di dipolo elettrico. Definire le caratteristiche delle correnti elettriche, la potenza e la differenza di potenziale (volt, watt e ampere). Illustrare la legge di Ohm. Descrivere l'effetto Joule. Spiegare il significato di isolante, di conduttore, di conduzione elettrica e di potenza dissipata; Definire il condensatore e la capacità di un conduttore isolato; Indicare le differenze tra corrente continua e corrente alternata e descriverne gli effetti sulle strutture biologiche e in particolare sul corpo umano termometria e calorimetria. Calore specifico, capacità termica. Meccanismi di propagazione del calore. Cambiamenti di stato e calori latenti. Leggi dei gas perfetti. Primo e secondo principio della termodinamica. legge di Coulomb. Campo e potenziale elettrico. Costante dielettrica. Condensatori. Condensatori in serie e in parallelo. Corrente continua. Legge di Ohm. Resistenza elettrica e resistività, resistenze elettriche in serie e in parallelo. Lavoro, Potenza, effetto Joule. Generatori. Induzione elettromagnetica e correnti alternate. Effetti delle correnti elettriche (termici, chimici e magnetici). sistema energetico e metabolico: Meccanismi di propagazione del calore; modello fisico del sistema di produzione e di distribuzione del calore nell'organismo e sua termoregolazione; l'organismo come sistema termodinamico e grandezze correlate potenziali elettrici generati: da una carica puntiforme, da un dipolo elettrico, da una distribuzione di cariche elettriche; potenziali biologici: di doppio strato aperto (potenziale di membrana), doppio strato chiuso (potenziale cellulare) e loro variazioni; soluzioni elettrolitiche; propagazione della corrente elettrica nei tessuti biologici ed effetti correlati; impedenza bioelettrica, suo significato ed applicazione; misurazione di grandezze elettriche di interesse biomedico Energia meccanica ed energia termica Termometri modello molecolare di un gas ideale ciclo di Carnot Equivalente meccanico della caloria: Esperienza di Joule Laboratorio per alte pressioni Teoria cinetica dei gas L elettricità L elettricità statica Il campo elettrico Potenziale e capacitanza Cos è la corrente continua Elettroni al lavoro Oscilloscopio Impulso nervoso Circuito RC (DC) effetto Joule legge di Ohm resistenze in serie resistenze in parallelo generatore di f.e.m. cariche elettriche corrente indotta motore elettrico a corrente continua leggi di Kirchhoff - circuito 1 A Two-Resistor Circuit A Four-resistor Circuit Kirchhoff's Rules (Circuit 2) Kirchhoff's Rules (Circuit 3) Kirchhoff's Rules (Circuit 4) Kirchhoff's Rules (Circuit 5) Charged Particles in a Magnetic Field Programma_FISICA-UDE_vermiglio-RIVISTO.doc - stampa del 17/09/09 - pag. 5 di 8

6 [ Concetti già in possesso degli studenti di, in quanto presenti nel Programma delle prove di ammissione a Medicina & Chirurgia ] [ Programma del corso di ] [ Filmato ] Spiegare i principi generali di elettrofisiologia: le basi ioniche dei potenziali di membrana, i potenziali a riposo e i potenziali d'azione. Illustrare le modalità d interazione fra le cellule eccitabili. Fornire il razionale dell elettromiografia sistema nervoso e muscolare: Modello equivalente di una cellula e di un tessuto dal punto di vista elettrico Attività elettrica della corteccia motoria Il sistema nervoso Definire il concetto di fuoco, il potere convergente di una lente e il potere di accomodamento per un sistema ottico a lunghezza focale variabile, definire il potere di risoluzione. Fornire esempi applicativi sui diottri. Enunciare e applicare le leggi della riflessione e della rifrazione. Illustrare il meccanismo di accomodamento dell'occhio. Definire i principali difetti dell'occhio come sistema ottico e indicare le loro correzioni. Spiegare le modalità di formazione dell'immagine per lenti sottili; definire le principali aberrazioni delle lenti e le rispettive correzioni cenni sui fenomeni acustici e ottici elementari (riflessione, rifrazione, dispersione) sistema visivo: Aspetti fisici del sistema visivo e l'occhio; aberrazioni e meccanismi visivi; l'indeterminazione nella percezione umana. Ottica La luce Come deviare la luce banco ottico effetto specchio rifrazione della luce legge dei punti coniugati dispersione della luce dispersione della luce - 2 formazione delle immagini - 1: lenti convergenti formazione delle immagini - 2: lenti divergenti formazione delle immagini - 3: specchi divergenti riflessione totale Spiegare cosa sono gli ultrasuoni e illustrare il principio delle loro applicazioni in medicina (ecografia, velocimetria a effetto Doppler, onde d'urto, ecc.). Fornire le definizioni di pulsazione, ampiezza, frequenza e periodo Dare la definizione di livello di intensità sonora; definire gli intervalli e le soglie di udibilità e di dolore; interpretare delle curve audiometriche. Definire i fenomeni ondulatori e descrivere le caratteristiche delle onde sistema auditivo: Modello fisico del sistema uditivo e l'orecchio; emissione, propagazione, ricezione dei suoni e meccanismi auditivi; gli ultrasuoni: loro produzione caratteristiche e fenomenologia Vibrazioni Suono Onde stazionarie ed il principio di sovrapposizione Orecchio ed udito effetto Doppler Programma_FISICA-UDE_vermiglio-RIVISTO.doc - stampa del 17/09/09 - pag. 6 di 8

7 [ Concetti già in possesso degli studenti di, in quanto presenti nel Programma delle prove di ammissione a Medicina & Chirurgia ] [ Programma del corso di ] [ Filmato ] Definire i fotoni e illustrare la suddivisione dello spettro elettromagnetico; Dare la definizione di campo magnetico e di onde elettromagnetiche; fornire esempi di possibili applicazioni in campo biologico Elementi di fisica delle radiazioni elettromagnetiche: Le onde elettromagnetiche; lo spettro e. m.; radiazioni non ionizzanti Le onde Onde ed energia Luce e colore luci & colori Spectrum Tuner Propagazione di forme d'onda Interferenza di forme d'onda sinusoidali diffrazione da una fenditura Young's Double Slit Interference radiazione del corpo nero interazione radiazione-materia Noi e gli ultravioletti: cosa sono, perché e come proteggerci, quando ci sono utili Definire l'effetto termoionico con riferimento ad applicazioni pratiche in campo sanitario. Definire i tre principali meccanismi di assorbimento della radiazione elettromagnetica da parte della materia: l'effetto fotoelettrico, l'effetto Compton e la generazione di coppie. Spiegare la legge di Lambert. Descrivere il funzionamento delle macchine radiogene. Esporre gli scopi della dosimetria e dare le definizioni di esposizione, di dose assorbita, dell'equivalente di dose, del fattore di qualità e di efficacia biologica relativa. Elencare i principali danni da radiazione in funzione del tipo di esposizione. Illustrare i principi fisici su cui si basano le principali tecniche di imaging: tomografia assiale computerizzate nelle sue varianti (TAC spirale, ecc.) risonanza magnetica nucleare (RMN) e tomografia a emissione di positroni (PET) i raggi X, loro produzione e caratteristiche, implicazioni biomediche e radioprotezione. Legge di Bragg e diffrazione effetto Compton il laser La RMN del futuro ed i nuovi orientamenti normativi Programma_FISICA-UDE_vermiglio-RIVISTO.doc - stampa del 17/09/09 - pag. 7 di 8

8 [ Concetti già in possesso degli studenti di, in quanto presenti nel Programma delle prove di ammissione a Medicina & Chirurgia ] [ Programma del corso di ] [ Filmato ] Definire i vari tipi di decadimento radioattivo: sorgenti radioattive, il decadimento alfa, il decadimento beta, emissione di protoni, di neutroni, di raggi X e gamma. Definire l'attività di una sorgente radioattiva e applicare il concetto in contesti di medicina nucleare. Interpretare lo schema di decadimento di un nuclide. Descrivere i principi e le principali metodologie diagnostiche di medicina nucleare Elementi di fisica delle radiazioni nucleari: il decadimento radioattivo, naturale ed artificiale, e le sue implicazioni biomediche Programma_FISICA-UDE_vermiglio-RIVISTO.doc - stampa del 17/09/09 - pag. 8 di 8