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FISICA MEDICA

Generalità

Il corso di Fisica Medica si svolge durante il primo semestre del primo anno ed è previstol’esame a partire dagli appelli di Dicembre/Gennaio del primo anno in corso.

CFU: 5

È consigliabile seguire attentamente il corso, dal momento che l'esame verterà solo sugliargomenti spiegati a lezione.

Programma del corso AA 2011/2012:

CORSO di FISICACorso di Laurea in Medicina e Chirurgia - sede di NapoliSeconda Università di NapoliAnno Accademico 2011-2012

1. Introduzione al corso. Il ruolo della metodologia fisica nello sviluppo delle ScienzeBiomediche.2. Fondamenti di matematica. Equazioni di II grado. Funzione logaritmica ed esponenziale.Grafici di funzioni. Concetti di limite, derivata ed integrale. Funzioni trigonometriche3. Il concetto di misura. Grandezze fisiche. Campioni ed unità. Il sistema internazionale dimisure. I campioni di lunghezza, massa e tempo.4. Grandezze vettoriali e scalari. Somma di vettori, metodo geometrico. Scomposizione esomma di vettori. Metodo analitico. Prodotto scalare e vettoriale.5. Moto in una dimensione. Cinematica del punto materiale. Velocità media. Velocitàistantanea. Moto rettilineo uniforme. Velocità variabile. Accelerazione. Moto con accelerazionecostante..6. Dinamica del punto materiale. Problema fondamentale della meccanica. La prima legge diNewton. Definizione di forza e massa. La seconda legge di Newton. Esempi di forze: forzagravitazionale e forza peso. La terza legge di Newton. Le forze di tensione. Applicazione delleleggi della dinamica. Il piano inclinato. Le forze di attrito statico e dinamico. La dinamica delmoto circolare uniforme.7. Lavoro ed energia. Lavoro fatto da una forza costante. Energia cinetica. Teoremadell’energia cinetica. Lavoro fatto da una forza variabile. Lavoro svolto da una molla. Potenza.Unità di misura del lavoro e della potenza.8. Conservazione dell’energia. Forze conservative. Energia potenziale. Energia potenzialegravitazionale. Sistemi conservativi unidimensionali. Energia meccanica e diagrammadell’energia potenziale. Equilibrio stabile, Instabile e indifferente. Sistemi conservativi in due etre dimensioni. Forze non conservative. La conservazione dell’energia.9. Equilibrio dei corpi rigidi. Definizione di corpo rigido. Equazioni cardinali della statica.Equilibrio statico di un corpo rigido. Baricentro. Stabilità ed equilibrio. Leve. Guadagnomeccanico. Muscoli. Leve del corpo..

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10. Meccanica dei fluidi. Definizione di fluido perfetto Statica dei fluidi. Pressione di un fluido.Legge di Stevino. Legge di Pascal ed il torchio idraulico. Il principio di Archimede. Dinamica deifluidi. Fenomeni di capillarità. Pressione atmosferica. Teorema di Bernoulli. La viscosità. Mototurbolento. Legge di Hagen-Poiseuille. Numero di Reynolds. Sistema cardiocircolatorio.11. Moto ondulatorio. Onde e particelle. Concetto di onda. Onde trasversali e longitudinali.Lunghezza d’onda, frequenza e pulsazione. Energia e potenza delle onde in moto. Interferenzadi onde. Onde stazionarie. Onde acustiche. Potenza ed intensità delle onde sonore. Velocità delsuono. Effetto Doppler. Principi fisici delle tecniche ecografiche.12. Termologia e calorimetria. La temperatura e la sua misura. Temperature caratteristiche etermometri. Proprietà termiche della materia. Espansione termica. Capacità termica e calorispecifici. Cambiamenti di fase. Conduzione del calore. Trasmissione del calore per convezione eper irraggiamento. Prima legge della termodinamica. Seconda legge della termodinamica.Rendimenti delle macchine termiche. Metabolismo del corpo umano.13. Elettrostatica. Carica elettrica. Conduttori ed isolanti. Legge di Coulomb. Quantizzazionedella carica. Conservazione della carica. Campo elettrico. Campo elettrico dovuto ad una caricaed a più cariche. Dipolo elettrico. Energia potenziale elettrica. Potenziale elettrico.14. Condensatori. Capacità dei condensatori con dielettrico. Energia immagazzinata in uncondensatore. Condensatori in serie ed in parallelo. Defibrillatore.15. Corrente elettrica e resistenza. Corrente e densità di corrente. Resistenza e resistività.Legge di Ohm. Interpretazione microscopica della legge di Ohm. La legge di Joule. Forzaelettromotrice.16. Campo magnetico. Forza magnetica su una carica in moto. Campi magnetici e correnti.Dipolo magnetico. Legge di Biot-Savart. Legge di Ampère. Principi fisici della risonanzamagnetica17. Legge di induzione di Faraday. Flusso concatenato. Legge di Lenz. Campi elettrici indotti.18. Onde elettromagnetiche. Radiazione luminosa. Raggi X ed applicazioni in nedicina19. Ottica geometrica. Indice di rifrazione. Cammino ottico. Leggi della riflessione. Leggi dellaRifrazione. Specchi piani. Specchi sferici. Lenti sottili. Lente d’ingrandimento. Microscopio21. Fenomeni di trasporto . Legge di Teorell. Trasporto passivo . Il concetto di diffusione infaselibera. Legge di Fick. Legge di Einstein . Permeabilità attraverso membrane20. Il potenziale di membrana — Equazione di Nernst- Il potenziale di equilibrio: Il potenzialedimembrana secondo l'equazione delle conduttanze e secondo l'equazione di Goldman

Da dove Studiare

Da quest’anno le cose sono un po’ cambiate rispetto agli anni precedenti sia in quantoprofessori,che materiale didattico e programmi. I libri di testo consigliati dalla professoressaMaria Lepore sono:

D.Halliday, R.Resnick, J.Walker “Fondamenti di Fisica” 5a Edizione, Casa Editrice AmbrosianaJ.W. Kane, M.M. Sternheim “Fisica Biomedica” EMSID. Scannicchio “Fisica Biomedica” Casa Editrice EDISES

Per quanto riguarda altro materiale didattico,Cartograph è fornito di una mini-dispensa conbozze di esercizi svolti e non,nominata “Lepore”. Consiglio di procurarsela in quanto gli esercizidell’esame si svolgeranno per la maggior parte in modo analogo a quello delle dispense. (E’capitato,ad esempio, che uscissero all’esame esercizi del tutto UGUALI a quelli trovati nellefotocopie).Inoltre,stesso la prof. Lepore durante il corso si preoccuperà di inviare tramite email

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il suo materiale,slides ed esercizi (sia per la fisica che la biofisica).

Modalità d’esame

L’esame di Fisica Medica con la professoressa Lepore non prevede prove intercorso. Non èprevisto,inoltre,un esame orale. La prova consiste in 6 esercizi di Fisica (di cui 1 di Biofisica) e3 domande aperte di Fisica. Gli esercizi svolti del tutto correttamente valgono 4 punticiascuno,mentre le risposte aperte valgono 2 punti, per un totale di 30.

Difficoltà e consigli

È un esame alquanto semplice e anche chi non ha solide basi di matematica e fisica nontroverà grosse difficoltà nell’affrontarlo. L’importante è seguire le lezioni ( durante le quali laprofessoressa mostrerà esercizi “tipo” e vi indicherà il modo migliore per svolgerli) e,soprattutto,esercitarsi tantissimo.La dispensa ha un numero davvero enorme di esercizi (alcuni sono già svolti e potrannoesservi d’aiuto nell’apprendimento) su cui potrete allenarvi.Per quanto riguarda gli esercizi: un consiglio è quello di essere molto chiari nel lorosvolgimento e di specificare ogni procedimento matematico. In generale,la prof. Lepore è solitaattribuire molto peso ad errori di procedimento o comprensione, mentre sono più tolleratierrori di calcolo. Per quanto riguarda le risposte aperte: esse vertono principalmente suargomenti in campo fisico-medico. Consiglio quindi di non tralasciare la parte più teorica diquesta disciplina. Di solito verrà dato un numero min/max. di righe da scrivere (es. max 10righi).E’ difficile che la prof tolga punti dalle risposte aperte, a meno che non ritenga le vostrerisposte inappropriate,del tutto errate o inventate.

DelucidazioniEsempi di domande a risposta aperta capitati nelle precedenti sessioni:

-Applicazioni dei Raggi X in Medicina.-Illustra i principi della Risonanza Magnetica Nucleare.-Applicazione degli ultrasuoni in Medicina.-Illustrare i principi della Statica.-Principi di dinamica dei fluidi.-Le forze di attrito.-Principi di conservazione dell’energia.-Onde elettromagnetiche.-Onde acustiche.-Comportamento di un dipolo elettrico in un campo magnetico.-Legge di Lorentz.

Esempi di esercizi capitati nelle precedenti sessioni:

-Legge oraria-moto uniformamente accelerato-leva-metabolismo

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-solenoide-corrente elettrica e resistenza-equlibrio termico,-esercizio sui decibel,-moto uniformemente accelerato,-esercizio sulla molla (energia),-Teorema dell’energia cinetica-Statica dei fluidi,pressione-Elettrostatica-Forze e lavoro-Esercizi di Biofisica su legge di Fick,flusso,equazione di Nernst,conduttanze,potenziale dimembrana.ezione del professore- teorema energia cinetica e definizione di lavoro

- conservazione energia meccanica e dimostrazione

- illustra i principi della dinamica

- principi della termodinamica

- Differenza regime turbolento e laminare

- equlibrio dei fluidi - dinamica dei fluidi

- forza di lorentz - forze di attrito - forze di conservazione - lavoro di una forza conservativa - lavoro di una forza nonconservativa - forza di coulomb - descrivi legge di ohm - differenze conduttori,semicond., supercond., e non conduttori -condensatore - moto delle onde

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- conservazione energia meccanica e dimostrazione

- illustra i principi della dinamica

- principi della termodinamica

- Differenza regime turbolento e laminare

- equlibrio dei fluidi - dinamica dei fluidi

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