Università degli Studi di Pavia Facoltà di Medicina e Chirurgia

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Corrado Salvadori
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1 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: fabrizio.boffelli@pv.infn.it Tel: Ricevimento studenti: su appuntamento

Vigevano Insegnamento di FISICA MEDICA E RADIOPROTEZIONE Docente: Fabrizio Boffelli Dipartimento di Fisica - Università

2 Corso a.a 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

Potenze a esponente negativo Potenze di 10.

3 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.

Le forze, le leggi della dinamica, i campi di forze, il campo gravitazionale, massa, peso e densità.

4 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, III edizione, 2013 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: 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.

CLU, Pavia 2003 (consigliato per chi è carente di matematica e fisica) Per approfondire la materia: D. Scannicchio, Fisica Biomedica, ed. Edises, III edizione, 2013 D.

5 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.

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

6 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. MODALITA' DI EFFETTUAZIONE ESAME Preferibilmente orale, su tutti gli argomenti del corso. Pre-test scritto. L'esame verrà effettuato nei periodi ammessi per le sessioni di esame (informarsi presso la tutor del corso) Per sostenere l'esame: ottenere la firma con frequenza (<25 % assenze non giustificate) + portare lo statino valido ed il libretto. Presentarsi all'inizio dell'appello (altrimenti si è esclusi). Esame del corso integrato = 3 esami dei singoli corsi Voto (in trentesimi) = media dei 3 voti Registrazione dell'esame (acquisizione dei crediti) al termine di tutti i singoli esami Pavia, Ottobre 2013 Il docente Boffelli Fabrizio

Conoscere lo spettro delle onde elettromagnetiche e la sua applicazione nella medicina.

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