ITALIANO

Nel corso vengono trattate le leggi classiche della meccanica del punto materiale e dei fluidi, e l'analisi dei fenomeni ondulatori, elettrici e magnetici. Particolare attenzione viene riservata alle specifiche applicazioni che rappresentano un elemento di chiarificazione della teoria, ed alle applicazioni numeriche come verifica dell'apprendimento dei vari argomenti trattati.

Appunti forniti a lezione

Lo scopo del corso è quello di fornire allo studente gli elementi per una conoscenza di base dei principi fisici, per aiutarli a sviluppare senso critico ed abilità di ragionamento. Così lo studente acquisirà gli strumenti teorici e metodologici per analizzare i sistemi biologici e strumentali di interesse.

Nozioni di Matematica e Fisica

lezioni frontali di teoria e relativi esercizi

Prova scritta con esercizi e domande a risposta multipla

• Introduzione alla Fisica. Grandezze fisiche fondamentali. Campioni di lunghezza, massa e tempo. Analisi dimensionale. Conversione di unità. Ordini di grandezza. Sistemi di coordinate e sistemi di riferimento. Vettori e scalari. Operazioni tra vettori.
• Cinematica. Moto in una dimensione. Velocità media e velocità istantanea. Accelerazione media ed accelerazione istantanea. Moto unidimensionale con accelerazione costante. Corpi in caduta libera.
• Dinamica.
Le leggi del moto: Il concetto di forza. La prima legge di Newton ed i sistemi inerziali. Massa inerziale. La seconda legge di Newton. Il peso. La terza legge di Newton. La Legge di Gravitazione Universale.
Lavoro ed energia. Lavoro eseguito da una forza costante. Energia cinetica e teorema dell' energia cinetica. Potenza. Forze conservative ed energia potenziale. Forze dissipative. Forze di attrito statico e dinamico.
• Statica dei corpi rigidi.
Momento di una forza. Baricentro. Le leve. Esempi di leve di 1°, 2°, 3° genere. Esempi di leve nel corpo umano. Proprietà elastiche dei corpi.
• Meccanica dei fluidi. Stati della materia. Densità e pressione. Variazione della pressione con la profondità. Legge di Stivino e sue applicazioni. Misure di pressione. Spinta di Archimede. Dinamica dei fluidi. Portata. Equazione di continuità. Equazione di Bernoulli. Sistema circolatorio.
• Fenomeni termici: Temperatura. Scale termometriche. Calore. Caloria. Calore specifico. 1o e 2° principio della Termodinamica. Trasmissione del calore. Metabolismo e Termoregolazione del corpo umano. Dilatazione termica.
• Moto ondulatorio. Onde meccaniche. Onde elettromagnetiche. Lunghezza d'onda. Frequenza. Onde trasversali e onde longitudinali. Ampiezza di un'onda. Onde sonore. L'effetto Doppler. L’orecchio.
• Forze elettriche. Carica elettrica. Isolanti e conduttori. Legge di Coulomb. Campo elettrico. Moto di una particella carica in un campo elettrico uniforme. Differenza di potenziale e potenziale elettrico. Definizione di capacità. Il condensatore piano. Collegamento di condensatori: serie, parallelo. La corrente elettrica. Resistenza e legge di Ohm. Forza elettromotrice. Resistori in serie e parallelo.
• Campo magnetico. Forza magnetica su una carica in moto. Campi magnetici e correnti. Dipolo magnetico. Legge di Biot-Savart. Legge di Ampère. Solenoide. Induzione ed induttanza. Legge di induzione di Faraday. Risonanza magnetica.
• Cenni di elettromagnetismo e di radiazioni elettromagnetiche in medicina.

Italian

The covered topics are the classical principles of solid and fluid mechanics, and the study of wave, electric and magnetic phenomena. Particular attention is given to the biomedical and instrumental applications and to exercices.

Materials and notes provided by the professor

The aim of the course is to provide the student with the basic knowledge on the most important physical principles, to help them develop critical thinking and quantitative reasoning skills. So the student will acquire theoretical and methodological tools to analyze biological and instrumental systems of interest.

Basic knowledge of Mathematics and Physics

Lectures and exercises

Multiple choice test and exercises

• Introduction to the physical methodology. The concept of measurement. Physical quantities. Samples and units. The international system of measures. Samples of length, mass and time. Vector quantities and scalars. Sum of vectors, geometric method. Decomposition and sum of vectors. Analytical method. Scalar and vector product.
• Kinematics of the material point. Motorcycles in one dimension. Average speed. Instantaneous speed. Uniform rectilinear motion. Variable speed. Acceleration. Motorcycle with constant acceleration.
• 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. Application of the laws of dynamics. The static and dynamic friction forces.
Work and energy. Work done by a constant force. Kinetic energy. Theorem of kinetic energy. Power. Unit of measurement of work and power. Conservation of energy. Conservative forces. Potential energy. Gravitational potential energy. Conservation of total energy.
• 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. Cardiovascular system
• Thermodynamics and calorimetry. Temperature and its measurement. Temperature characteristics and thermometers. Thermal properties of matter. Thermal expansion. Heat capacity and specific heat. Phase changes. Heat conduction. Heat transfer by convection and radiation. First law of thermodynamics. Second law of thermodynamics. Performance of thermal engines. Metabolism of the human body.
• 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.
• Electric field. Electric charge. Conductors and insulators. Coulomb's law. Quantization of the charge. Conservation of the charge. Electric field. Potential electric energy. Electric potential. Capacitors. Capacitance of capacitors with dielectric. Capacitors in series and in parallel. Energy stored in a condenser. 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.
• Magnetic field. Magnetic force on a moving charge. Magnetic fields and currents. Moment of magnetic dipole. Magnetic field due to a current wire. Bios-Savart law. Forces between two parallel conductors. Solenoids. Induction and inductance. Faraday experiments. Faraday's law of induction. Physical principles of nuclear magnetic resonance.
• Electromagnetic waves and Electromagnetic radiation in medicine