Fisica (CTF)

Introduzione. Grandezze fisiche; Sistemi di unità di misura; Analisi dimensionale; Cifre significative; Conversione di unità di misura; Calcoli con gli ordini di grandezza; Teoria degli errori.
I vettori e le operazioni tra vettori.

Cinematica unidimensionale e bidimensionale. Velocità; Accelerazione; Moto di un proiettile; Salto verticale.
Le leggi del moto di Newton e le relative applicazioni. Concetto di forza, massa e peso; Attrito; Tensione e pulegge; Molle e legge di Hooke.
Lavoro ed energia cinetica. Energia potenziale e cinetica; Forze conservative; Principio di conservazione dell’energia meccanica; Il salto: leggi di scala in fisiologia.
Quantità di moto e urti. Quantità di moto ed impulso; Urti elastici ed anelastici; Centro di massa; Moto circolare; Centrifuga.
Biomeccanica. Condizioni generali di equilibrio di un corpo rigido esteso; Momento di una forza; I vincoli e le leve; La colonna vertebrale; Le leve del corpo umano; Elasticità delle ossa e dei vasi sanguigni; La contrazione muscolare.
I fluidi. Densità e pressione; Equilibrio e moto dei fluidi; Liquidi ideali: teorema di Bernoulli  e sue applicazioni; Aneurisma e stenosi; Liquidi reali: moto laminare e turbolento; Viscosità; Resistenza idrodinamica; Circolazione del sangue e misura della pressione; Calcolo del lavoro e della potenza cardiaca; Forza di Stokes.
Fenomeni molecolari. Forze di coesione e tensione superficiale; Tensione elastica di una membrana e legge di Laplace (goccia e bolla liquida); Embolia gassosa; Equilibrio alveolare; Fenomeni di capillarità.
Termodinamica. Energia interna, calore, lavoro; Calori specifici; Meccanismi di trasmissione del calore: conduzione, convezione, irraggiamento; I gas perfetti e reali: leggi e trasformazioni; Primo principio della termodinamica; Energia fisiologica minima; Metabolismo e metabolismo basale (MR e MBR); Spirometria; Termoregolazione del corpo umano.
Diffusione e osmosi. Le membrane nei sistemi biologici; Il fenomeno della diffusione (I legge di Fick); Le membrane semipermeabili e la pressione osmotica; Equilibrio osmotico (leggi di Van ‘t Hoff); Soluzioni isotoniche.
Fenomeni elettrici. La carica elettrica; Conduttori e isolanti; La legge di Coulomb; Il campo elettrico; Il teorema di Gauss; Energia potenziale elettrica e potenziale elettrico; Il condensatore a facce piane parallele; Resistenze e capacità collegate in serie e in parallelo; La corrente elettrica; Le leggi di Ohm; L’effetto termico della corrente; Elettrolisi; Elettroforesi;

Conduzione nei liquidi: legge di Faraday; Bioelettricità: potenziale d’azione.
Magnetismo. Il campo magnetico e la forza magnetica; La forza di Lorentz e il moto di una particella carica in campo magnetico; Il ciclotrone.
Onde elettromagnetiche. La produzione delle onde elettromagnetiche; La propagazione delle onde elettromagnetiche; Lo spettro elettromagnetico; Energia e quantità di moto delle onde elettromagnetiche; Polarizzazionedella luce.
Onde e suono. Le onde e l’equazione di propagazione; L’interferenza; L’effetto Doppler; Le onde stazionarie; Il suono: pressione e intensità sonora; L’orecchio umano: curva di udibilità, sensazione sonora e scala decibel.
Ottica. Riflessione, rifrazione e dispersione; L’occhio umano; Combinazione di lenti e lenti correttive; Interferenza; Diffrazione; Diffrazione dei raggi X e struttura delle molecole biologiche.
La produzione di  raggi X. Tubo di Coolidge; Interazione dei raggi X con la materia: effetto fotoelettrico e Compton; Legge di attenuazione spaziale e coefficiente di assorbimento; Impiego in diagnostica: l’immagine radiologica.
Il nucleo e la radiazione nucleare.I nuclei e le forze nucleari; Il difetto di massa e l’energia di legame; La curva di  stabilità e i radioisotopi; I decadimenti (alfa, beta, gamma); Legge del decadimento  radioattivo; Attività di una sorgente radioattiva; Assorbimento delle radiazioni nella materia; Uso dei radioisotopi in diagnostica (scintigrafia, PET).

Introduction

Units of Length, Mass and Time; Dimensional Analysis; Significant Figures; Converting Units; Order-of-Magnitude Calculations.
Scalars and Vectors

One-Dimensional and Two-Dimensional Kinematics. Velocity; Acceleration; Projectile Motion; Free fall.
Newton’s Laws of Motion and Applications. Force, Mass and Weight; Friction; Tension e Pulleys; Springs and Hooke’s Law.
Work and Kinetic Energy. Potential and Kinetic Energy; Conservative forces; Conservation of Mechanical Energy; Free Falling: scaling laws in physiology.
Momentum and Collisions. Momentum and Impulse; Elastic and Inelastic Collisions; Center of Mass; Rolling Motion; The Centrifuge.
Biomechanics. Condition of Equilibrium in a rigid body; Moment of Force; Ties and Levers; Spinal Column; Levers of the human body; Elasticity of bones and blood vessels; Muscular tensing.
Fluids. Density and Pressure; Equilibrium and Flow of Fluids; Ideal Fluids: Bernoulli’s equation and applications; Aneurysm e Stenosis; Real fluids: Laminar and Turbulent Flow; Viscosity; Hydrodynamic Resistance; Blood Circulation and Pressure Measurement; Cardiac Work and Power computation; Stokes Force.
Molecular Phenomena. Cohesive Strength and Surface Tension; Elastic Stress of a membrane and Laplace’s law (drop and blob); Embolism; Alveolar Equilibrium; Capillarity.
Thermodynamics. Internal Energy, Heat, Work; Specific Heats; Mechanisms of Heat Exchange: Conduction, Convection, Radiation; Ideal and Real Gases: laws and thermal processes; The First Law of Thermodynamics; Metabolism and Basal Metabolism (MR e MBR).
Diffusion and Osmosis. Membranes in biological systems; The phenomenon of Diffusion (First law of Fick); Semipermeables Membranes and Osmotic Pressure; Osmotic Equilibrium (Van ‘t Hoff’s laws); Isotonic Solutions.
Waves and Sound. Types of waves and Propagation Equation; Interference; The Doppler Effect; Standing Waves; The sound: pressure and intensity; Human Perception of Sound: audibility function, intensity level and decibels.
Electric Phenomena. Electric Charge; Insulators and Conductors; Coulomb’s law; Electric Field Lines; Gauss Law; Electric Potential Energy and Electric Potential; Parallel-plate Capacitor; Resistors and Capacitors in Series and Parallel; Electric Current; Ohm’s Laws; Thermal Effects of Electric Current; Electrolysis; Electrophoresis;

Conduction in fluids: Faraday’s law; Bioelectricity; Action Potential.
Magnetism. The Magnetic Field and the Magnetic Force; Lorentz’s Force and Motion of Charged Particles in a Magnetic Field; Mass Spectrometer.
Electromagnetic Waves. The Production of Electromagnetic Waves; The Propagation of Electromagnetic Waves; The electromagnetic spectrum; Energy and Momentum in Electromagnetic Waves; Polarization.
X Rays Production. Coolidge’s pipe; X Rays Interaction with Matter: Photoelectric and Compton Processes; Law of spatial reduction and Absorption Coefficient; Diagnostic application: the radiological image.
Atomic Nucleus and Nuclear Radiation. Structure of Nuclei and Nuclear Forces; Mass Defect and Binding Energy; Nuclear Stability and Radioisotope; Radioactive Decays (alfa, beta, gamma); Law of Radioactive Decay; Activity of a  Radioactive Source; Matter Absorption of Radiation; Diagnostic Applications with Radioisotopes (scintigrafy, PET).