ITALIANO

Gli argomenti trattati dal corso riguardano gli aspetti più rilevanti della meccanica, fluidi, fenomeni ondulatori, termodinamica ed elettromagnetismo con particolare attenzione alle applicazioni delle principali leggi fisiche al mondo biomedico.

D. Scannicchio, E. Giroletti “Elementi di Fisica Biomedica” EDISES Editrice
R.C. Davidson “Metodi matematici per un corso introduttivo di Fisica” EDISES Editrice
Appunti forniti a lezione e disponibili sul sito docente

Fornire la conoscenza di base e gli strumenti metodologici necessari alla comprensione e all’applicazione delle leggi e dei principi della fisica ai processi biologici e fisiologici e al funzionamento della strumentazione d’interesse biomedico.

Conoscenze di base di matematica e fisica

Lezioni frontali sono articolate in moduli da 2 ore (teoria ed esercizi). La frequenza alle lezioni è obbligatoria (almeno il 75% delle lezioni). Le presenze saranno registrate.

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una prova scritta ed una prova orale. La prova scritta consiste in esercizi relativi ad argomenti basilari che devono essere risolti anche numericamente. La prova orale ha lo scopo di accertare l'acquisizione dei principi e dei concetti fondamentali.
La valutazione di ogni prova sarà espressa con voti in trentesimi ed il voto finale sarà ottenuto dalla media dei voti nelle due prove.
La prova scritta, propedeutica per lo svolgimento dell’orale, si svolge in aula, il tempo a disposizione è di 90 minuti ed è consentito l’utilizzo della calcolatrice, ma non è possibile consultare testi e/o materiali didattici.
La prova orale consiste nella trattazione e discussione di argomenti del programma svolto a lezione ed ha una durata di circa 20 minuti. Oltre a verificare il livello di conoscenza raggiunto dallo studente, la prova orale mira ad accertare la capacità di collegamenti critici, la qualità dell’organizzazione del discorso e dell’esposizione e la capacità di approfondimenti.

Il materiale didattico sarà condiviso ed inviato per via elettronica
Per chiarimenti e problematiche inerenti agli argomenti dell'insegnamento, gli studenti possono rivolgersi direttamente al docente di riferimento. La sede di ricevimento degli studenti è lo studio S31 presso il Dipartimento di Medicina Sperimentale, II Piano, Via S.Maria di Costantinopoli 104, Napoli, previo appuntamento telefonico (081 5667525) o tramite e-mail: Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Saranno previste ore di tutoraggio qualora fosse necessario

1. Introduzione al corso. Il ruolo della metodologia fisica nello sviluppo delle Scienze Biomediche.
2. Fondamenti di matematica. Equazioni di II grado. Retta e parabola. Funzione logaritmica ed esponenziale. Funzioni trigonometriche. Grafici di funzioni. Concetti di derivata ed integrale
3. Il concetto di misura. Grandezze fisiche. Campioni ed unità. Il sistema internazionale di misure. I campioni di lunghezza, massa e tempo.
4. Grandezze vettoriali e scalari. Somma di vettori, metodo geometrico. Scomposizione e somma di vettori. Metodo analitico. Prodotto scalare e vettoriale.
5. Moto in una dimensione. Cinematica del punto materiale. Velocità media. Velocità istantanea. Moto rettilineo uniforme. Velocità variabile. Accelerazione. Moto con accelerazione costante.
6. Dinamica del punto materiale. La prima legge di Newton. Definizione di forza e massa. La seconda legge di Newton. Esempi di forze: forza gravitazionale e forza peso. La terza legge di Newton. Quantità di moto. Applicazione delle leggi della dinamica. Le forze di attrito statico e dinamico.
7. Lavoro ed energia. Lavoro fatto da una forza costante. Energia cinetica. Teorema dell’energia cinetica. Potenza. Unità di misura del lavoro e della potenza.
8. Conservazione dell’energia. Forze conservative. Energia potenziale. Energia potenziale gravitazionale. Energia meccanica. Conservazione dell’energia totale. Conservazione dell’energia totale. Conservazione della quantità di moto.
9. 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 dei fluidi. Equazione di continuità. Teorema di Bernoulli. Fluidi reali. Legge di Poiseuille. Viscosità. Tensione superficiale. Capillarità.
10. Moto ondulatorio. Concetto di onda. Onde meccaniche. Onde sinusoidali. Concetto di lunghezza d’onda, frequenza e pulsazione. Propagazione delle onde. Onde sonore. Velocità del suono. Propagazione delle onde longitudinali. Potenza ed intensità delle onde sonore. Scala dei decibel. Principi fisici dell’ecografia.
11. Termologia e calorimetria. La temperatura e la sua misura. Temperature caratteristiche e
termometri. Dilatazione termica dei solidi e dei liquidi. Quantità di calore e sua misura. La
propagazione del calore. Proprietà termiche dei materiali.
12. Termodinamica. Stato termodinamico di un sistema. Lavoro in una trasformazione
termodinamica. Energia interna di un sistema termodinamico. Il primo principio della termodinamica. Il secondo principio della termodinamica.
13. Elettrostatica. Carica elettrica. Conduttori ed isolanti. Legge di Coulomb. Quantizzazione della carica. Conservazione della carica.
14. Campo elettrico. Campo elettrico generato da una carica puntiforme. Campo elettrico generato da un dipolo elettrico. Carica puntiforme in un campo elettrico.
15. Energia potenziale elettrica. Potenziale elettrico. Potenziale elettrico dovuto ad una carica puntiforme. Potenziale dovuto a un insieme di cariche puntiformi.
16. Condensatori. Capacità dei condensatori con dielettrico. Condensatori in serie ed in parallelo. Energia immagazzinata in un condensatore.
17. Corrente elettrica e resistenza. Resistenza e resistività. Legge di Ohm. Effetto Joule e potenza dissipata. Resistenze in serie ed in parallelo. Lavoro, energia e forza elettromotrice.
18. Campo magnetico. Definizione di B. Forza magnetica su una carica in moto. Campi elettrici e magnetici incrociati: scoperta dell’elettrone. Carica in moto circolare: spettrometro di massa, ciclotrone. Campi magnetici e correnti. Momento di dipolo magnetico. Principi fisici della risonanza magnetica nucleare.
19. Campo magnetico dovuto a un filo percorso da corrente. Legge di Bios-Savart. Forze tra due conduttori paralleli. Solenoidi. Principi fisici della risonanza magnetica nucleare.
20. Induzione ed induttanza. Esperimenti di Faraday. Legge dell’induzione di Faraday. Legge di Lenz.
21. Onde elettromagnetiche. Spettro elettromagnetico. Radiazione luminosa. Raggi X
22. Radioattività ed effetti biologici. Cenni di radioprotezione

Italian

The topics covered by the course concern the most relevant aspects of mechanics, fluids, wave phenomena, thermodynamics, and electromagnetism with particular attention to the applications of the main physical laws to biomedicine.

D. Scannicchio, E. Giroletti “Elementi di Fisica Biomedica” EDISES Editrice
R.C. Davidson “Metodi matematici per un corso introduttivo di Fisica” EDISES Editrice
Notes provided in class and available on the teacher's website

Provide the basic knowledge and methodological tools necessary for understanding and applying the laws and principles of physics to biological and physiological processes and to the functioning of instruments of biomedical interest.

Basic knowledge of mathematics and physics

Lectures are divided into modules of 2 hours (theory and exercises). Presence is mandatory (at least 75% of lessons). The presence will be recorded.

The assessment of learning takes place through a written test and an oral test. The written test consists of exercises relating to basic topics which must also be solved numerically. The oral test aims to ascertain the acquisition of the fundamental principles and concepts.
The evaluation of each test will be expressed with marks out of thirty and the final mark will be obtained from the average of the marks in the two tests.
The written test, preparatory to the oral exam, takes place in the classroom, the time available is 90 minutes and the use of a calculator is permitted, but it is not possible to consult texts and/or teaching materials.
The oral test consists of a discussion of topics from the program carried out in class and lasts approximately 20 minutes. In addition to verifying the level of knowledge achieved by the student, the oral test aims to ascertain the ability to make critical connections, the quality of the organization of the speech and exposition, and the ability to study more information.

Teaching materials will be shared and sent electronically.
For clarifications and questions regarding course topics, students may contact their professor directly. The students are received at the S31 office at the Department of Experimental Medicine, 2nd Floor, Via S. Maria di Costantinopoli 104, Naples. Appointments can be made by phone (+39) 081 5667525 or by email: Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo..
Tutoring hours will be provided if necessary.

1. Introduction to the course. The role of physical methodology in the development of Biomedical Sciences.
2. Fundamentals of mathematics. II-degree equations. Line and parabola. Logarithmic and exponential function. Trigonometric functions. Function graphs. Concepts of derivative and integral
3. The concept of measurement. Physical quantities. Samples and units. The international system of measures. Samples of length, mass, and time.
4. Vector quantities and scalars. Sum of vectors, geometric method. Decomposition and sum of vectors. Analytical method. Scalar and vector product.
5. Motorcycles in one dimension. Kinematics of the material point. Average speed. Instantaneous speed. Uniform rectilinear motion. Variable speed. Acceleration. Motorcycle with constant acceleration.
6. Dynamics of the material point. The first law of Newton. Definition of strength and mass. The second law of Newton. Examples of forces: gravitational force and weight force. The third law of Newton. Amount of motion. Application of the laws of dynamics. The static and dynamic friction forces.
7. Work and energy. Work done by a constant force. Kinetic energy. Theorem of kinetic energy. Power. Unit of measurement of work and power.
8. Conservation of energy. Conservative forces. Potential energy. Gravitational potential energy. Mechanical energy. Conservation of total energy. Conservation of total energy. Conservation of momentum.
9. Fluid mechanics. Definition of perfect fluid Static of fluids. Pressure of a fluid Stevino's law. Pascal's law and the hydraulic press. The principle of Archimedes. Fluid dynamics. Continuity equation. Bernoulli's theorem. Real fluids. Poiseuille's law. Viscosity. Surface tension. Capillarity.
10. Wavy motion. Wave concept. Mechanical waves. Sinusoidal waves. Wavelength, frequency, and pulsation concept. Wave propagation. Sound waves. Speed of sound. Propagation of longitudinal waves. Power and intensity of sound waves. Scale of decibels. Physical principles of ultrasound.
11. Thermology and calorimetry. The temperature and its measurement. Characteristic temperatures e
thermometers. Thermal expansion of solids and liquids. Quantity of heat and its size. There
heat propagation. Thermal properties of materials.
12. Thermodynamics. Thermodynamic status of a system. I work in a transformation
thermodynamics. Internal energy of a thermodynamic system. The first principle of
thermodynamics. The second principle of thermodynamics.
13. Electrostatic. Electric charge. Conductors and insulators. Coulomb's law. Quantization of the charge. Conservation of the charge.
14. Electric field. Electric field generated by a point charge. Electric field generated by an electric dipole. Charge point in an electric field.
15. Potential electric energy. Electric potential. Electric potential due to a point charge. Potential due to a set of point charges.
16. Capacitors. Capacitance of capacitors with dielectric. Capacitors in series and in parallel. Energy stored in a condenser.
17. Electrical current and resistance. Resistance and resistivity. Ohm's law. Joule effect and dissipated power. Resistors in series and in parallel. Work, energy and electromotive force.
18. Magnetic field. Definition of B. Magnetic force on a moving charge. Electric and magnetic fields crossed: electron discovery. Charge in circular motion: mass spectrometer, cyclotron. Magnetic fields and currents. Moment of magnetic dipole. Physical principles of nuclear magnetic resonance.
19. Magnetic field due to a current wire. Bios-Savart law. Forces between two parallel conductors. Solenoids. Physical principles of nuclear magnetic resonance.
20. Induction and inductance. Faraday experiments. Faraday's law of induction. Law of Lenz.
21. Electromagnetic waves. Electromagnetic spectrum. Light radiation. X-ray
22. Radioactivity and biological effects. Overview of radiation protection.