ITIS e Liceo
S. T. “E. Molinari “ – Milano- a.s. 2006-07
Triennio fisica ambientale (FASE) BIOMEDICALE
Il presente corso di Fisica, rivolto a studenti dell’indirizzo Biomedicale, si propone di conciliare tre esigenze
a) carattere formativo e metodologico della Fisica negli studi biomedici
b) integrazione ed armonizzazione delle Fisica con altri argomenti che fanno parte più specificatamente del curriculum di studi biomedici
c) conoscenze e abilità sufficientemente rigorose e complete come utile riferimento per studi di argomenti correlati alla Fisica presenti in altre discipline.
Un corso di fisica ha obiettivi legati all’attività di laboratorio e all'acquisizione di un linguaggio adeguato. Alla fine del corso gli studenti dovrebbero essere in grado di:
· comprendere ed interpretare testi, formule, tabelle e grafici, passando dal linguaggio parlato a quello simbolico e viceversa;
· leggere il testo di un problema individuando la richiesta e il tipo di dati forniti;
· Individuare strategie risolutive problemi complessi;
· valutare l'ordine di grandezza e le approssimazioni dei dati e discutere l'attendibilità dei risultati di un problema o di un'esperienza;
· eseguire misure in laboratorio, raccogliendo, ordinando e rappresentando graficamente i dati;
· utilizzare programmi per la simulazione di fenomeni e per l'acquisizione on-line e l'analisi di dati sperimentali;
· descrivere le apparecchiature e le procedure usate utilizzando termini specifici chiari, simboli e schemi.
Laboratorio per prove a gruppi
Software: Simulazioni di prove per le quali non è disponibile il materiale di laboratorio
Libro di testo: Walker Meccanica e onde ed Zanichelli
Ore settimanali 6, ore annue 192
GRANDEZZE FISICHE E
LORO MISURA
Introduzione
Definizione di una grandezza fisica e sue dimensioni
Sistemi di unita di misura e costanti fondamentali
Grandezze scalari e grandezze vettoriali
Elementi di calcolo vettoriale
a) Somma e differenza di vettori
b) Prodotto scalare e prodotto vettoriale
Cenni di metodologia delle misure e di teoria
dell'errore
Curva di distribuzione delle frequenze
Descrizione di una distribuzione statistica mediante la media e la varianza
Curva di distribuzione normale o di Gauss
Analisi grafica di risultati sperimentali
I FONDAMENTI DELLA
MECCANICA
Descrizione cinematica del moto
a) Traiettoria e legge oraria
b) Velocità e accelerazione
c) Legge oraria di alcuni semplici moti
Le forze e le leggi della Dinamica
a) Le forze
b) Le leggi della Dinamica
c) I campi di forze. II campo gravitazionale
d) Massa, peso e densità
e) Pseudoforze
Dalle forze alla legge oraria
a) Moto inerziale in assenza di forze
b) Moto in un campo di forze uniforme
c) Moto in un campo di forze centrali
d) Moto in un campo di forze elastiche
Lavoro, energia e potenza
a) Energia cinetica e teorema dell'energia cinetica
b) Campi conservativi, energia potenziale e conservazione dell'energia meccanica
c) Potenza e rendimento
d) Energia potenziale e forze: condizioni di equilibrio di un sistema meccanico
e) Piccole oscillazioni intorno alla posizione di equilibrio stabile
BIOMECCANICA
Equilibrio di un corpo rigido
I vincoli e le leve
Il baricentro
Cenni di dinamica del corpo rigido
Equilibrio di articolazioni
Le leve del corpo umano
La mandibola negli animali
Elasticità e legge di Hooke
Flessione di una trave e fratture per pressione
Torsione di una trave e fratture per torsione
La contrazione muscolare
Meccanica della locomozione
La percezione del moto rotatorio
FLUIDI
Equilibrio nei fluidi
Il moto dei fluidi: portata ed equazione di continuità
Fluidi non viscosi: il teorema di Bernoulli
Fluidi viscosi: moto laminare e moto turbolento
Misura della viscostà. Viscosimetri
Moto non stazionario di fluidi
TRASPORTO IN REGIME
VISCOSO
Sedimentazione
Elettroforesi
Centrifugazione
Centrifughe preparative e centrifughe analitiche
MECCANICA DEI FLUIDI
NEI SISTEMI BIOLOGICI
Il circuito idrodinamico del sangue
a) Portata dei vasi e velocità del sangue
b) Applicazione del teorema di Bernoulli
c) Misure di flusso
Viscosità del sangue
a) Composizione del sangue
b) Comportamento viscoso normale
c) Anomalie della viscosità del sangue
Resistenza dei vasi e variazione di pressione nel sistema circolatorio
a) Resistenza dei vasi
b) Resistenza e regimi di moto nel sistema cardiocircolatorio
c) Effetto della pressione idrostatica
Lavoro e potenza cardiaca
a) La pompa cardiaca
b) Il ciclo cardiaco
c) Calcolo del lavoro e della potenza cardiaca
d) Misura della pressione del sangue
SUPERFICI,
INTERFACCE, MEMBRANE
Forze di coesione e tensione superficiale
Applicazioni della tensione superficiale
a) Contatto fIuido-fluido
b) Flottazione
c) Liquidi tensioattivi
d) Fenomeni di capillarità
e) Effetti della tensione superficiale in Biologia : il plastron e la salita della linfa nei vegetali
f) Embolia gassosa
Tensione elastica di una membrana e legge di Laplace
Raggio di equilibrio dei vasi
Effetti idrodinamici della distensibilità dei vasi
a) Considerazioni generali
b) Moto pulsatile ed impedenza meccanica
c) Modelli analogici del cuore e dei vasi
Legge di Laplace
e funzionalità cardiaca
Legge di Laplace ed anatomia dei vasi
Legge di Laplace ed equilibrio alveolare
TERMOLOGIA E
TERMODINAMICA
Sistema e stato termodinamico
Temperatura e scale termometriche
Energia interna
Calore e calore specifico
Il lavoro in Termodinamica
Trasformazioni termodinamiche
Il primo principio della Termodinamica
I gas perfetti
Trasformazioni termodinamiche dei gas perfetti
a) Trasformazioni isoterme
b) Trasformazioni adiabatiche
Cenni sulla teoria cinetica dei gas ideali
I gas reali
Entalpia
Il secondo principio della Termodinamica
Entropia
Il significato statistico dell'entropia
I potenziali termodinamici
a) Potenziali termodinamici dei gas perfetti
b) Potenziali termodinamici e reazioni chimiche
Potenziale chimico ed equilibri con scambi di particelle
DIFFUSIONE ED OSMOSI
Le membrane nei sistemi biologici
Il fenomeno della diffusione
La diffusione libera e attraverso membrane
La filtrazione
Equilibri gas-Iiquido
La diffusione di gas in sistemi biologici
Membrane semipermeabili ed equilibri osmotici
Lavoro osmotico e potenziale chimico
Equilibri osmotici nei sistemi biologici
TERMODlNAMICA NEI SISTEMI BIOLOGICI
Meccanismi di trasmissione del calore
a) Convezione del calore
b) Conduzione del calore
c) Irraggiamento termico
Calorimetria e vasi Dewar
Principi della Termodinamica e Fisiologia
Metabolismo del corpo umano
Metabolismo basale e spirometria
Metabolismo basale e dimensioni degli esseri viventi
Termoregolazione degli animali a sangue caldo
a) Ambiente freddo
b) Ambiente caldo
c) Ambiente molto secco o molto umido
Equilibri nelle reazioni chimiche
Entropia e vita