Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia - sede di Torino

Lo studente dovrà acquisire una dettagliata conoscenza delle leggi fisiche e degli strumenti di analisi scientifica necessarie a una ragionevole comprensione della fenomenologia fisica presente nelle materie che sono oggetto di studio nel corso di laurea.

Al termine dell’insegnamento lo studente sarà in grado di affrontare l'impostazione analitica di un problema di Fisica, di risolverne i calcoli e di descrivere con linguaggio appropriato argomenti di Fisica Applicata alla Medicina.

Lezioni frontali con momenti di discussione e riflessione collegiale. Esercitazioni con esercizi guidati svolti dagli studenti.

Prova scritta consistente in 6 problemi, ciascuno con 2-3 domande (per un totale di 16 domande) da risolvere analiticamente e numericamente. Prova orale consistente in 2-3 domande, una delle quali su un argomento a scelta.

INTRODUZIONE

Grandezze fisiche e loro misura, sistema Internazionale di unità di misura.

Vettori = somma, prodotto esterno, prodotto scalare.

Metodo scientifico.

Analisi dimensionale. Conversione di unità di misura. Notazione scientifica.

Errore di una misura.

 

MECCANICA

Leggi del moto rettilineo uniforme e del moto rettilineo uniformemente accelerato.

Moto di oggetti in caduta libera.

Moto in due dimensioni. Moto parabolico. Gittata e tempo di volo.

Grandezze angolari. Leggi del moto circolare uniforme.

Forza di gravitazione universale e forza peso.

Reazione vincolare. Forze d'attrito statico e dinamico. Moto lungo un piano inclinato.

Lavoro di una forza.

Energia cinetica.

Forze conservative ed energia potenziale.

Conservazione dell'energia meccanica in presenza di sole forze conservative.

Potenza meccanica. Rendimento.

Condizioni di equilibrio statico.

Leve ed articolazioni del corpo umano. Guadagno meccanico di una leva.

Sforzi e deformazioni. Legge di Hooke, modulo di Young. Elasticità delle ossa.

Forze elastiche e moto armonico semplice.

Quantità di moto e impulso.

Conservazione dell'energia e della quantità di moto in un sistema isolato. Urti elastici ed anelastici.

Momento di una forza.

Energia cinetica rotazionale. Momento di inerzia. Momento angolare e sua conservazione.

 

TERMODINAMICA

Temperatura e calore. Principio zero della termodinamica. Scale termometriche e temperatura assoluta. Capacità termica e calore specifico.

Cambiamenti di fase e calore latente.

Meccanismi di trasmissione del calore: conduzione, convezione e irraggiamento.

Mole e numero di Avogadro. Equazione di stato dei gas perfetti.

Miscele di gas e pressioni parziali.

Elementi di teoria cinetica dei gas. Energia interna e temperatura.

Gas reali e pressione di vapore saturo. Umidità.

Legge di Dalton. Legge di Henry. Emoglobina e trasporto ossigeno nel sangue.

Primo principio della termodinamica. Principali trasformazioni termodinamiche. Trasformazioni reversibili e irreversibili. Secondo principio. Entropia.

Diffusione e legge di Fick. Scambi gassosi alveolari.

Osmosi e filtrazione.

Metabolic rate, metabolismo basale. Potere calorico alimenti.

Sistemi di controllo e feedback positivo.

 

FLUIDI

Densità e pressione. Principio di Pascal.

Legge di Stevino e pressione idrostatica. Misura della pressione atmosferica. Manometri.

Principio di Archimede e condizione di galleggiamento.

Portata. Equazione di continuità.

Legge di Bernoulli e applicazioni.

Viscosità e resistenza idrodinamica. Legge di Poiseuille. Moto laminare e turbolento.

Tensione superficiale e capillarità.

Attrito viscoso e legge di Stokes.

Forze di coesione e tensione superficiale.

Legge di Laplace. Forze di adesione. Capillarità e legge di Jurin.

Compliance e capacità dei vasi sanguigni.

Rapporto ventilazione e perfusione.

Sfigmomanometro di Riva Rocci.

Lavoro cardiaco e lavoro respirazione.

 

ELETTRICITÀ

Carica elettrica. Forza di Coulomb.

Campo elettrico e sua rappresentazione grafica; esempi. Legge di Gauss.

Energia potenziale elettrica e potenziale elettrico. Superfici equipotenziali.

Condensatori a facce piane e parallele. Capacità di un condensatore. Dielettrici.

Intensità di corrente elettrica. Resistenza elettrica e leggi di Ohm.

Potenza elettrica. Effetto Joule.

Resistenze e condensatori in serie e in parallelo.

Potenziale di membrana, legge di Nerst.

Propagazione potenziali d’azione.

ECG (opzionale).

 

ONDE

Generalità sulle onde ed equazione di propagazione.

Interferenza e principio di sovrapposizione. Principio di Huygens.

Riflessione e rifrazione alla superficie di separazione tra due mezzi.

Onde stazionarie ed armoniche.

Onde sonore. Suoni puri e complessi.

L'orecchio dal punto di vista fisico.

Pressione e intensità sonora. Sensazione sonora e decibel. Curva di udibilità.

Effetto Doppler.

Imaging US (opzionale).

 

OTTICA

Onde elettromagnetiche e spettro elettromagnetico.

Velocità della luce nel vuoto. Indice di rifrazione di un mezzo.

Dispersione della luce bianca. Riflessione totale e fibre ottiche.

Condizioni per l'ottica geometrica.

Lenti sottili e metodo grafico per la costruzione delle immagini. Legge dei punti coniugati.

L'occhio come sistema ottico.

Acuità visiva. Principali difetti visivi (miopia, ipermetropia e presbiopia) e loro correzione.

 

RADIAZIONI (cenni, opzionale)

Radiazioni elettromagnetiche e corpuscolari. Dualità onda-corpuscolo. Relazione di de Broglie.

Nuclei e forze nucleari. Curva di stabilità e radioisotopi.

Decadimenti alfa, beta e gamma.

Legge del decadimento radioattivo: vita media ed emivita. Attività e potenza di una sorgente radioattiva.

Raggi X. Interazione della radiazione con la materia. Legge di attenuazione spaziale e coefficiente di assorbimento.

Le modalità di svolgimento dell'attività didattica potranno subire variazioni in base alle limitazioni imposte dalla crisi sanitaria in corso.

Coloro che devono assolvere agli Obblighi fiormativi aggiuntivi (OFA) troveranno materiale di studio, esercizi di prova e test finali sulla piattaforma Moodle di Medicina del corso:

https://elearning.unito.it/medicina/course/view.php?id=6100

La stanza virtuale del docente si trova al link:

https://unito.webex.com/meet/federico.dagata