PROGRAMMA DEL CORSO DI FISICA APPLICATA

INTRODUZIONE
Cenni di calcolo matematico
Vettori ed operazioni tra vettori.
Grandezze fisiche e loro unità di misura.
Conversione di unità di misura.
Dimensioni fisiche e sistemi di unità di misura. Analisi dimensionale.
Calcoli con gli ordini di grandezza.
Studio delle principali grandezze fisiche.

MISURE FISICHE ED ERRORI
Precisione di una misura ed errori: errori casuali e sistematici.
Cifre significative.
Errori di misura e operazioni di media.
Distribuzione di frequenza e curva di Gauss.
Errori relativi, errori percentuali, e loro propagazione nelle misure indirette.
Il metodo sperimentale ed il “problem solving”.

CINEMATICA
Cinematica del punto materiale
Velocità media e velocità istantanea.
Accelerazione. Accelerazione di gravità.
Velocità e accelerazione in due dimensioni.
Moto circolare e moto armonico.

DINAMICA
Dinamica del punto materiale. Leggi di Newton.
Forza e massa inerziale.
Leggi di Newton.
Forza gravitazionale, peso, massa gravitazionale.
Forze elastiche.
Attrito.

LAVORO ED ENERGIA
Lavoro, energia e sua conservazione.
Lavoro di una forza.
Forze conservative.
Energia cinetica e potenziale.
Conservazione dell'energia.
Potenza meccanica.

IMPULSO E QUANTITA’ DI MOTO
Impulso, quantità di moto, momento della quantità di moto.
Quantità di moto e principio di conservazione. Sistemi isolati.
Urti elastici ed anelastici.

ROTAZIONI
Momento di una forza, coppia di forze.
Corpi rigidi. Centro di massa.
Equazioni fondamentali della statica dei corpi rigidi. Condizioni di equilibrio. Leve.
Variabili angolari, rotazione dei corpi rigidi. Dinamica rotazionale.
Momento angolare. Conservazione del momento angolare.
Momento d’inerzia.
Energia cinetica rotazionale.

EQUAZIONI GENERALI DELLA MECCANICA.
Traslazioni e rotazioni dei corpi rigidi.
Energia cinetica rototraslazionale.

ELASTICITA’ DEI MATERIALI (docente Prof. Vittorio Pizzella)
Proprietà elastiche dei materiali e loro applicazione al corpo umano: elasticità e frattura delle ossa.

FLUIDOSTATICA.
Densità e pressione. Legge di Stevino. Legge di Pascal. Principio di Archimede.
Esperienza di Torricelli e misuratori di pressione.

FLUIDODINAMICA.
Portata ed equazione di continuità. Flusso laminare. Equazione di Bernoulli.
Teorema di Torricelli. Effetto Venturi.
Fluidodinamica applicata al sistema cardio-circolatorio. Viscosità. Legge di Poiseuille. Lavoro del cuore
Tensione superficiale. Legge di Laplace. Tensioattivi.

TERMOLOGIA
Temperatura e scale termometriche.
Leggi fondamentali della Termologia.
Calore e sua propagazione.
Capacità termica e calore specifico.
Propagazione del calore: conduzione, convezione, irraggiamento, radiazione elettromagnetica

TERMODINAMICA
Leggi dei gas perfetti.
Primo principio della Termodinamica. Trasformazioni termodinamiche
Teoria cinetico-molecolare dei gas.
Secondo principio. Macchine termiche. Ciclo di Carnot. Rendimento.

ELETTROSTATICA
Proprietà elettriche della materia.
Legge di Coulomb. Campo elettrico e potenziale elettrico.
Capacità elettrica. Condensatori. Dielettrici.
Teorema di Gauss.

CORRENTI CONTINUE
Corrente elettrica e strumenti di misura.
Resistenza elettrica. Leggi di Ohm.
Circuiti elettrici. Leggi di Kirchhoff.

ELETTROMAGNETISMO.
Proprietà magnetica della materia.
Induzione magnetica. Magneti permanenti.
Campi magnetici prodotti da correnti elettriche.
Forza Magnetica.
Moto di una carica in campo magnetico. Ciclotrone. Spettrometro di massa.
Forza su un filo percorso da corrente.
Legge di Ampere.

INDUZIONE ELETTROMAGNETICA
Correnti indotte.
Flusso del campo magnetico.
Legge di Faraday-Lenz.
Correnti alternate. Valori efficaci.

ONDE MECCANICHE ED ACUSTICA (docente Prof. Vittorio Pizzella)
Onde meccaniche longitudinali e trasversali.
Onde stazionarie.
Interferenza.
L’orecchio e il suono.
Effetto Doppler.

OTTICA FISICA ED OTTICA GEOMETRICA (docente: Prof. Vittorio Pizzella)
Onde elettromagnetiche e luce.
Diffrazione e dispersione.
Polarizzazione.
Luce coerente.
Diottro e lenti sottili.
L’occhio e il suo potere separatore.
I difetti ottici dell’occhio.
Il meccanismo della visione.

ELEMENTI DI FISICA MODERNA

La crisi della Fisica classica
La radiazione di corpo nero e la quantizzazione dell’energia
L’effetto fotoelettrico, i fotoni e la natura corpuscolare della luce
L’effetto Compton
L’atomo di Bohr e la quantizzazione dei livelli energetici dell’atomo
Lo spin
I raggi X
Il Laser
Le forze nucleari
La Radioattività e il decadimento radioattivo; interazioni con la materia biologica

PROGRAMMA DEL CORSO DI INFORMATICA

Introduzione all’Informatica: definizioni generali. Breve storia dell’informatica. Nascita del computer. Sistema binario. Tipi di computer. Architettura dei PC e loro caratteristiche generali.
Componenti di un PC: scheda madre, CPU, memoria, interfacce I/O, memoria di massa (HD,CD-ROM, DVD), memorie flash, scheda audio, scheda video, monitor, alimentatore.
Software: Firmware, BIOS, sistemi operativi Windows, cenni sui sistemi operativi linux e OS-X, Driver, Programmi applicativi. Concetto di algoritmo, i compilatori, librerie. Configurazione di windows. Programmi della famiglia Microsoft Office con particolare attenzione ad Excel. I virus informatici e i principali sistemi di difesa contro i malware: antivirus, firewall, antispyware.
Reti di calcolatori, reti LAN, world wide web ed internet.

TIROCINIO
(Ciascuna classe di studenti verrà seguita da due tutor)

In aggiunta alle lezioni frontali e alle esercitazioni, gli studenti seguiranno un tirocinio teorico-pratico (seminari e partecipazione ad attività di ricerca) che verrà svolto presso le strutture ed i laboratori della Facoltà di Medicina e Chirurgia presso l’ITAB (Istituto di Tecnologie Avanzate Biomediche).

Gli argomenti trattati durante i seminari saranno:

1. Problemi di statica applicati alla postura naturale – (docente: Prof. Gian Luca Romani)
2. Fluidostatica applicata agli scambi gassosi nella respirazione – (docente: Prof. Gian Luca Romani)
3. Fluidodinamica applicata al sistema cardiocircolatorio umano - (docente: Prof. Gian Luca Romani)
4. I principi della termodinamica applicati al corpo umano – (docente: Prof. Gian Luca Romani)
5. Segnali elettromagnetici cerebrali e loro rivelazione – (docente: Prof. Gian Luca Romani)
6. Magnetoencefalografia – (docente: Prof. Vittorio Pizzella)
7. Immagini dell’attività cerebrale mediante Risonanza Magnetica Funzionale – (docente: Dott. Antonio Ferretti)
8. Imaging Infrarosso Funzionale – (docente: dott. Arcangelo Merla)

I tirocini previsti sono:

Metodologie Fisiche applicate alla Medicina – I fase

L’obiettivo del tirocinio è quello di fornire agli studenti una chiara comprensione del metodo scientifico e del suo corretto impiego nella pratica clinica o di ricerca. Il tirocinio prevede l’introduzione a nozioni basilari di fisica sperimentale, “modeling”, “problem solving” e statistica, e la loro applicazione in semplici misure antropometriche su soggetti volontari per la stima di parametri corporei (quali densità, superficie, etc). E’ altresì previsto il ricorso a strumenti di elaborazione dati e reporting di tipo multimediale.

Metodologie Fisiche applicate alla Medicina – II fase

In questa seconda fase verranno proposti agli studenti sei approfondimenti che li porteranno a contatto con metodologie avanzate di misura di parametri legati al movimento, all'esercizio fisico, alla dinamica dei fluidi, alla meccanica respiratoria, alla ossigenazione tissutale periferica, alla determinazione della superficie corporea.

Tirocinio nei laboratori - III fase

Tirocini presso il laboratorio di Imaging Infrarosso Funzionale (docenti: Dott. Arcangelo Merla, Prof. Gian Luca Romani), il laboratorio di Magnetoencefalografia (docente: Prof. Vittorio Pizzella, Dott. Filippo Zappasodi), il laboratorio di Risonanza Magnetica Funzionale (docente: Dott. Antonio Ferretti, Prof. Cosimo Del Gratta)