Università degli Studi dell Insubria Corso integrato: FISICA E STATISTICA Disciplina: FISICA MEDICA Docente: Dott. Raffaele NOVARIO Recapito: raffaele.novario@uninsubria.it Orario ricevimento: Da concordare via email con il docente Programma: Meccanica Teoria dei fluidi Temperatura e calore Elettricità e magnetismo Propagazione di onde Radiazioni ionizzanti Nel dettaglio: Misura di una grandezza e sistemi di unità di misura Errore sperimentale Precisione e cifre significative Sistemi di riferimento e spostamento Velocità media e istantanea Accelerazione media e istantanea Accelerazione di gravità Moto con velocità costante e accelerazione costante Grandezze vettoriali Componenti di un vettore Somma di vettori Moto in due dimensioni Proprietà delle forze e loro rappresentazione vettoriale Somma vettoriale delle forze Prima, seconda e terza legge del moto Esempi di forze particolari e loro proprietà: forza di gravità forza elastica forza di contatto forza d attrito Moto circolare uniforme Accelerazione centripeta Dinamica del moto circolare La legge di gravitazione universale Lavoro compiuto da una forza Energia cinetica Teorema dell energia cinetica 1
Università degli Studi dell Insubria Energia potenziale Conservazione dell energia meccanica Forme di energia diverse dall energia meccanica Principio di conservazione dell energia La potenza Quantità di moto Principio di conservazione della quantità di moto Impulso di una forza Urti elastici e anelastici Centro di massa Velocità e accelerazione angolare Accelerazione tangenziale e radiale Momento di una forza Momento di inerzia Energia rotazionale Momento angolare Conservazione del momento angolare Condizioni di equilibrio dei corpi Equilibrio stabile instabile indifferente Gli stati della materia Densità di un corpo Pressione nei fluidi Il principio di Pascal La pressione idrostatica Pressione atmosferica Pressione relativa Misure di pressione Principio di Archimede Flusso o portata di un fluido Equazione di continuità Fluidi ideali Principio di Bernoulli e sue applicazioni Viscosità di un fluido Moto laminare e legge di Poiseuille Moto vorticoso di un fluido e numero di Reynolds Legge di Stokes Moto ondulatorio Ampiezza, periodo, frequenza e lunghezza d onda nel moto ondulatorio Velocità di propagazione di un onda Onde longitudinali e trasversali Energia trasportata da un onda Relazione tra intensità e ampiezza di un onda 2
Università degli Studi dell Insubria Riflessione e interferenza di onde Principio di sovrapposizione Onde stazionarie e risonanza Onde sonore e ultrasuoni Intensità e livello di intensità in decibel Onde stazionarie Frequenza fondamentale e armoniche La trasformata di Fourier I filtri numerici Massa atomica e unità di massa atomica Numero di Avogadro Grammo atomo e grammo molecola Il concetto di temperatura di un corpo Le scale termometriche La temperatura assoluta Dilatazione termica Le leggi dei gas ideali La legge di Dalton Teoria cinetica dei gas ideali (cenni) I gas reali e i diagrammi pressione-volume Temperatura critica di un gas Tensione di vapore e umidità relativa Il punto di rugiada Ebollizione di un liquido e punto di ebollizione Calore di vaporizzazione di un liquido I solidi Fenomeni di tensione superficiale Legge di Laplace Fenomeni di capillarità Diffusione e osmosi Concentrazione molare Pressione osmotica Osmolalità Struttura cristallina Punto di fusione Calore di fusione Sublimazione Calore di sublimazione Punto triplo nei diagrammi pressione volume Proprietà meccaniche di un solido Trazione e compressione Deformazione relativa 3
Università degli Studi dell Insubria Calore e energia interna Unità di misura del calore Capacità termica e calore specifico Calore latente di fusione e di evaporazione Processi di trasferimento del calore: conduzione, convezione e irraggiamento Il primo principio della termodinamica Trasformazioni termodinamiche Macchine termiche e loro rendimento Il ciclo di Carnot Il secondo principio della termodinamica L entropia di un sistema Cariche elettriche Conservazione della carica elettrica Conduttori e isolanti legge di Coulomb Campo elettrico Linee di forza del campo elettrico Flusso di un campo elettrico Potenziale elettrico Differenza di potenziale linee e superfici equipotenziali Dipolo elettrico Capacità elettrica Condensatore Costante dielettrica relativa Corrente elettrica Resistenza elettrica e resisitività Legge di Ohm Potenza elettrica Correnti continue e alternate Generatore di forza elettromotrice Resistenza interna di un generatore Resistenze in serie e in parallelo Poli magnetici Campo magnetico Campi magnetici generati da correnti 4 Forze esercitate da un campo magnetico su un conduttore attraversato da corrente e su una carica elettrica in movimento Legge di Ampère Flusso del campo magnetico Forza elettromotrice indotta Legge di Faraday
Università degli Studi dell Insubria Legge di Lenz Onde elettromagnetiche Lo spettro delle onde elettromagnetiche Intensità di un onda elettromagnetica Onde elettromagnetiche in medicina La risonanza magnetica nucleare Propagazione della luce Indice di rifrazione Legge della riflessione Immagini reali e virtuali Specchi piani La rifrazione Legge di Snell La riflessione totale Le lenti sottili lenti convergenti e divergenti Il fuoco e la distanza focale Equazione delle lenti L ingrandimento Interferenza e diffrazione della luce Principio di Huygens Lo spettro della radiazione visibile e dispersione della luce Lenti sottili e loro proprietà Immagini reali e virtuali Fattore di ingrandimento Strumenti ottici: lente di ingrandimento macchina fotografica microscopio Dualismo onda-particella Produzione dei raggi X e loro caratteristiche Nuclei stabili e instabili La radioattività Processi di decadimento e legge del decadimento radioattivo Radiazioni ionizzanti e loro interazioni con la materia Cenni di dosimetria delle radiazioni ionizzanti Fisica delle radiazioni ionizzanti nella diagnostica e terapia Fisica degli ultrasuoni nella diagnostica e terapia Obiettivi formativi: Trasmettere allo studente le conoscenze fondamentali della fisica mediante i principi del metodo scientifico 5
Università degli Studi dell Insubria Mettere in grado lo studente di applicare i principi e le leggi della fisica alla comprensione di alcuni fenomeni biologici ed a specifici problemi nel campo delle scienze della salute Testi di riferimento: J.W. Kane, M.M. Sternheim - Fisica Biomedica - E.M.S.I. Roma Giancoli - Fisica - principi e applicazioni - Casa Editrice Ambrosiana Alan H. Cromer - Fisica per Medicina-farmacia e Scienze Biologiche - Piccin Editore Padova D. Scannicchio - Fisica Biomedica - EdiSES s.r.l. Napoli Mario Ageno - Elementi di Fisica - Boringhieri, Torino D. Halliday, R. Resnik, J Walker - Fondamenti di Fisica - Casa Editrice Ambrosiana Materiale fornito dal docente: Presentazioni PowerPoint, Pdf, Html nel corso delle lezioni e in e-learning 6