Corsi Universitari del Prof. Rosario N. Mantegna
Anno Accademico 2000-2001

 

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Programma
 
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Anno Accademico 2000-2001

CORSO INTEGRATO DI FISICA

DOCENTI

Prof. Maria Brai, Prof. Rosario N. Mantegna


  Attivitą didattica obbligatoria - 8 crediti    Attivitą didattica opzionale    - 8 crediti

 

DISCIPLINE
FISICA
FISICA MEDICA
Codice materia 87100

 

Modulo 1: Fisica


Definizione operativa di grandezza fisica e sue dimensioni. Sistema di unitą di misura e costanti fondamentali, equazioni dimensionali. Elementi di algebra vettoriale. Cenni di metodologia delle misure e di teoria dell'errore.

Equazione fondamentale per la risoluzione del problema della dinamica.Applicazioni dell'equazione del moto in alcuni casi particolari di interesse biomedico.Forze elastiche e viscose. Forze reali e fittizie. Centro di massa. Moto del centro di massa di un sistema di particelle. Quantita' di moto. Conservazione della quantita' di moto. Momento di una forza rispetto ad un punto. Momento angolare di una particella. Elementi di dinamica rotazional. Momento d'inerzia. Conservazione del momento angolare.

Equilibrio statico e dinamico. Definizione di lavoro ed energia; il problema del calcolo del lavoro, campi di forze conservative, energia potenziale, conservazione dell'energia meccanica e dell'energia totale. Proprietą meccaniche dei materiali; elesticitą alla trazione, compressione, scorrimento.

Onde trasversali ed onde longitudinali. Oscillatore armonico. Equazione di un'onda. Sovrapposizione di onde. Interferenza. Onde stazionarie. Intensita' delle onde. Il suono. Gli ultrasuoni. 

Elettrostatica, legge di Coulomb. Proprietą del campo elettrostatico: distribuzioni di carica. Energia potenziale di una distribuzione di carica. Proprietą elettriche della materia. I conduttori; induzione; il condensatore. I dielettrici; il dipolo; la polarizzazione, campo generato da un dielettrico polarizzato. Cariche in moto: definizione di intensitą  e densitą di corrente; equazione di continuitą. Energia misurata in un punto di un conduttore filiforme. Il voltaggio. Effetto termico della corrente. Circuiti con soli resistori; circuiti con resistori e condensatori ad una maglia: bilancio energetico.  Il campo magnetico: proprietą del campo magnetico. Flusso di campo magnetico ed induzione elettromagnetica. Onde elettromagnetiche: sorgenti, rivelatori. Cenni di ottica.

 

Modulo 2: Fisca Medica

Definizione di stato e sistema termodinamico il lavoro in termodinamica, calore, il primo principio e l'energia interna. Trasformazioni termodinamiche, transizioni di fase. Calori specifici e calori latenti. Trasformazioni a pressione costante: Entalpia. Il secondo principo della termodinamica: Entropia. Potenziali termodinamici. La termodinamica delle soluzioni diluite. La termodinamica delle reazioni chimiche. Lavoro osmotico ed equilibri osmotici. Transizioni di fase, equazione di Clausius-Clayperon. Termodinamica dei sistemi aperti: equilibri termodinamici all'interfaccia di una membrana. Termodinamica delle reazioni chimiche.

Equilibrio nei fluidi. Classificazione del moto dei fluidi. Equazione di continuitą. Portata di un condotto: condotti rigidi ed elastici.. Scorrimento di liquidi in condotti fisiologici a larga sezione (approssimazione fluido ideale): il teorema di Bernouille. Moto di fluidi viscosi in regime laminare e turbolento. Circuiti idrodinamici: resistenza dei vasi, pompe biologiche, misura della pressione e della velocitą di un fluido in un condotto. 

Sistemi elastici.Sistemi viscosi. Applicazioni della tensione superficiale: a)contatto fluido-fluido: b)flottazione; c)liquidi tensioattivi; d)fenomeni di capillaritą; e)embolia gassosa. Raggio di equilibrio dei vasi.

Interazione campi magnetici ed elettrici statici e radiazione elettromagnetica non ionizzante e materia.Effetti biologici. Campi ELF, radiofrequenze e microonde.

 

Guida bibliografica

R. C. Davidson - Metodi matematici per un corso introduttivo di fisica- EdiSES

E. Ragozzino, M. Giordano, L. Milano - Fondamenti di Fisica. 3 edizione - EdiSES

R.A. Serway - Principi di Fisica- EdiSES

F. Borsa, D.Scannicchio - FISICA: con applicazioni in biologia e in medicina - Ed. Unicop

Crediti opzionali soggetti a verifica di frequenza

 

APPLICAZIONI DELLA FISICA MEDICA AI FENOMENI BIOELETTRICI

crediti 4

Prof. Rosario N. Mantegna

- Fenomeni di diffusione e trasporto
- Modello elettrico di una membrana cellulare.Proprietą conduttive e dielettriche. 
- Termodinamica dei sistemi aperti.
- Equilibri termodinamici all'interfaccia di una membrana.
- Modelli circuitali.

Guida bibliografica:
A.C. Damask - Fisica Medica - Piccin Ed

 

INTERAZIONE RADIAZIONE MATERIA E CENNI DI RADIOPROTEZIONE 

crediti 4

Prof. Maria Brai

Cenni di fisica atomica. La struttura molecolare e gli stati aggregati della materia. La radiazione elettromagnetica e l'emissione termica; termografia. Cenni di assorbimento ottico e spettrofotometria. I raggi X e la loro produzione. Cenni di fisica nucleare. La radioattivitą e la legge del decadimento radioattivo. Interazione particelle cariche materia. Interazione radiazione elettromagnetica materia. 
Fondamenti di radioprotezione. Grandezze e unitą di misura. Tecniche e strumentazione di misura in radioprotezione. 

Guida bibliografica:
A. Bartolotta, M. Brai, S. Basile, G. Bruno - Interazione Radiazione-Materia e cenni di radioprotezione.- Libreria Scientifica "G.F. Bragioli". Palermo, 2000

 

 

 

INFORMATICA MEDICA

crediti 4

Prof. Maria Brai

Esercitazioni in auletta informatica su: Elaboratori di testo, database, fogli elettronici, grafica pittorica e per oggetti, browser per web etc.Internet e le aree di interesse medico.
Applicazioni informatiche in medicina:elaborazione di segnali, elaborazioni delle immagini, supporti informatici.

Guida bibliografica:
M. Brai, G. D'Agostino - Introduzione all'informatica e all'utilizzo di Internet- Libreria Scientifica "G.F. Bragioli". Palermo, 2000

 

 

Agenda delle Lezioni
 
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Schema delle lezioni del CORSO INTEGRATO di FISICA
presso il Corso di Laurea di Medicina e Chirurgia. Universita' di Palermo.
 
Anno accademico 2000-2001

Docenti: Prof.ssa Maria Brai e Prof. Rosario N. Mantegna

Prima fase: Temi di Fisica

Data
Tipo
Docente
Argomento
Me 18/10/00
L
Mantegna
Introduzione al corso. Grandezze fisiche. Sistemi di unita' di misura.
Equazioni dimensionali. Conversioni di unita' di misura.
Misurazione degli angoli. Cause d'errore. Errori sistematici ed errori
accidentali. Errore quadratico medio. Cifre significative.
Notazione scientifica
Gi 19/10/00
L
Mantegna
Sistemi di riferimento. Moto unidimensionale. Diagramma orario.
Equazione oraria. Velocita' scalare, media ed istantanea.
Accelerazione scalare, media ed istantanea.
Ve 20/10/00
L
 Mantegna
Grandezze scalari e vettoriali. Lo spostamento come vettore.
Rappresentazione dei vettori. Somma e differenza di vettori.
La velocita' e l'accelerazione come vettori. Accelerazione
tangenziale ed accelerazione radiale. Velocita' angolare.
Me 25/10/00
E
 Brai
Esercitazione sui concetti di velocita' ed accelerazione.
Gi 26/10/00
L
 Mantegna 
Prima legge della dinamica. Sistemi inerziali. Forze. Concetto di
massa e seconda legge della dinamica. La terza legge della dinamica.
La forza peso e l'accelerazione di gravita'. Moto uniformemente
accelerato.
Ve 27/10/00
L
 Mantegna
Forze reali e fittizie. Centro di massa. Moto del centro di massa
di un sistema di particelle. Quantita' di moto. Conservazione della
quantita' di moto.
Gi 26/11/00
L
  Mantegna
Momento di una forza rispetto ad un punto. Momento angolare di una
particella. Elementi di dinamica rotazionale. Momento d'inerzia.
Conservazione del momento angolare.
Ve 3/11/00
L
  Mantegna
Forze gravitazionali. Forze elettromagnetiche. Forze elastiche.
Forze d'attrito. Lavoro di una forza. Il teorema dell'energia
cinetica. Potenza.
Me  8/11/00
E
  Brai
Esercitazione su caduta dei gravi e conservazione della
quantita' di moto.
Gi  9/11/00
L
 Mantegna
Forze conservative. Energia potenziale. Conservazione dell'energia.
Lavoro fisiologico e lavoro in senso fisico.
Ve 10/11/00
L
  Mantegna
Concetto di corpo rigido. Equilibrio di un corpo rigido.
Condizione di equilibrio. Leve. Leve nel corpo umano.
Me 15/11/00
E
 Brai
Esercitazione su sistemi meccanici in presenza di attrito statico
e dinamico.
Gi 16/11/00
E
 Brai
Esercitazione sulla conservazione dell'energia meccanica.
Ve 17/11/00
E
 Brai
Esercitazione sulla statica di corpi rigidi.
Me 22/11/00
L
 Mantegna
Onde trasversali ed onde longitudinali. Oscillatore armonico.
Equazione di un'onda. Sovrapposizione di onde. Interferenza.
Onde stazionarie. Intensita' delle onde. Il suono. Gli ultrasuoni.
Gi 23/11/00
L
 Mantegna
Isolanti e conduttori. Conservazione della carica elettrica.
Il campo elettrico. La legge di Coulomb. Campi conservativi.
Potenziale elettrico. Teorema di Gauss. Capacita' elettrica. Condensatori. Energia nel campo elettrico.
Ve 24/11/00
L
Mantegna
Corrente elettrica. Circuiti elettrici. Legge di Ohm.
Resistenza elettrica. Resistivita'. Resistenze in serie
e resistenze in parallelo. Effetto Joule. Potenza assorbita
da un dispositivo. Il circuito RC. Applicazione al meccanismo
della conduzione nervosa.
Me 29/11/00
E
 Brai
Esercitazione su campo elettrico, forza di Coulomb e Capacita' di un
condensatore.
Gi 30/11/00
L
Mantegna
Campo magnetico. Forza di Lorentz. Legge di Ampere. Proprieta' del
campo magnetico. Legge di Gauss nel magnetismo.
Ve  1/12/00
L
Mantegna
Flusso di induzione magnetica. Induzione mutua e autoinduzione.
Circuito RL. Energia nel campo magnetico. Onde elettromagnetiche.

 

Seconda fase: Temi di Fisica Medica

Data
Tipo
Docente
Argomento
Me  6/12/00
L
Brai
Termodinamica: definizione di stato e sistema termodinamico. Il primo
principio e l'energia interna.
Gi 7/12/00
L
Brai
Trasformazioni termodinamiche: Entalpia. Calore specifico.
Me 13/12/00
L
 Mantegna
Esercitazione su induzione magnetica, circuiti RL, e onde
elettromagnetiche.
Gi 14/12/00
E
 Brai
Il secondo principio della termodinamica: entropia.
Potenziali termodinamici.
Ve 15/12/00
L
 Brai
La termodinamica delle soluzioni diluite, lavoro osmotico ed
equilibri osmotici.
Me 20/12/00
L
 Mantegna
Esercitazione di termodinamica: I principio e bilanci energetici.
Gi 21/12/00
L
  Brai
Transizioni di fase, equazione di Clausius-Clayperon.
Ve 22/12/00  
Brai
Termodinamica dei sistemi aperti: equilibri termodinamici
all'interfaccia di una membrana. Termodinamica delle
reazioni chimiche.
Me 10/1/01
E
  Mantegna
Esercitazione sul 2 principio della termodinamica.
Gi 11/1/01
L
 Brai
Fisica dei fluidi: equilibrio nei fluidi. Classificazione
del moto dei fluidi. Equazione di continuità.
Portata di un condotto.
Ve 12/1/01
L
   Brai
Scorrimento di liquidi in condotti rigidi: fluidi ideali,
teorema di Bernoulli.
Me 17/1/01
E
 Mantegna
Esercitazione di fluidostatica e fluidodinamica
nell'approssimazione di liquido ideale e incomprimibile.
Gi 18/1/01
E
 Brai
Moto di liquidi viscosi in regime laminare e turbolento.
Circuiti idrodinamici, pompe e resistenze idrodinamiche:
Applicazione al sistema cardiocircolatorio: condotti elastici.
Ve 19/1/01
E
 Brai
Forze di coesione e tensione superficiale. Applicazioni della
tensione superficiale: flottazione, tensioattivi, fenomeni di
capillarità, contatto fluido-fluido.
Me 24/1/01
L
 Mantegna
Esercitazioni sulla idrodinamica e fenomeni di superficie.
Gi 25/1/01
L
 Brai
Sistemi elastici e viscoelastici. Raggio di equilibrio dei vasi.
Effetti della curvatura sulla tensione transmurale.
Ve 26/1/01
L
 Brai
Cenni di interazione radiazione elettromagnetica e materia.

 

 

Crediti opzionali


Lezioni del credito opzionale di
``Interazione radiazione materia e
cenni di radioprotezione''(crediti 4-Docente Prof.ssa Brai):

 

Data
Ora
Argomento Lezione
Gi 9/11/00
14:00 - 15:00
Cenni di Fisica Atomica e molecolare.
Ve 10/11/00
14:00 - 15:00
I raggi X e la loro produzione.
Gi 16/11/00
14:00 - 15:00
La radioattività e la legge del decadimento radioattivo.
Ve 17/11/00
14:00 - 15:00
Interazione particelle cariche materia..
Gi 23/11/00
14:00 - 15:00
Interazione radiazione elettromagnetiche ionizzanti materia.
Ve 24/11/00
14:00 - 15:00
Fondamenti di radioprotezione, dosimetria delle radiazioni.
Gi 30/11/00
14:00 - 15:00
Tecniche e strumentazioni di misura in radioprotezione.

 

 

Lezioni del credito opzionale di ``Applicazioni della fisica medica ai
fenomeni bioelettrici''(crediti 4-Docente Prof. Mantegna):

 

Data
Ora
Argomento Lezione
Gi 7/12/00
14:00 - 15:00
Soluzioni- Diffusione e Osmosi. Leggi di Fick.
Lu 18/12/00
14:00 - 15:00
Membrane semipermeabili e leggi di Van't Hoff.
Ma 19/12/00
14:00 - 15:00
Moto Browniano.
Gi 21/12/00
14:00 - 15:00
Equilibrio elettrochimico nelle soluzioni. Equazione di Nerst.
Ve 22/12/00
14:00 - 15:00
Lavoro di membrana e potenziale d'azione. Conduzione elettrica nell'assone.

 

 

Attivita' del credito opzionale di ``Informatica medica''
(crediti 4-Responsabile Prof.ssa Brai):

 

L'attivita' di informatica medica sara' svolta a gruppi di 15 studenti presso
l'
auletta informatica  della Facolta' di Medicina e Chirurgia  (Aule Nuove)
nei giorni di
Martedi', Mercoledi' e Giovedi' dalle ore  14.00 alle ore 17.00.
Per le prenotazioni contattare la segreteria della Prof.ssa Brai.

 

 

 

Ricevimento
 
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Ricevimento Studenti


Il Prof. Rosario N. Mantegna riceve gli studenti del Corso Integrato di Fisica del
Corso di Laurea in Medicina e Chirurgia dell'Universita' di Palermo
il Giovedi' dalle ore 16.00 alle ore 18.00. L'attivita' viene svolta presso il
Dipartimento di Fisica e Tecnologie Relative nei locali di Viale delle Scienze.