Giorgio Valdes – Fisica Generale con Applicazioni alla Medicina per il Semestre Filtro (2026)
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Questo testo propone un percorso di apprendimento della fisica che, oltre a fornire i cardini della disciplina (condizioni di equilibrio e reazioni vincolari, i moti, le forze, il lavoro delle forze conservative e delle forze dissipative, l’energia potenziale gravitazionale, elastica, elettrica, energia del dipolo magnetico immerso in un campo magnetico esterno, somma algebrica dei lavori delle forze e variazione dell’energia cinetica, trasmissione del calore, principi della termodinamica, fenomeni ondulatori, emissione e assorbimento di fotoni, decadimenti radioattivi), approfondisce l’applicazione delle leggi generali nei contesti d’interesse medico-sanitario con l’intento di rendere i concetti e le leggi direttamente spendibili in ambito professionale. In particolare, vengono trattati i seguenti punti:
– Equilibrio e determinazione delle reazioni vincolari degli appoggi e delle cerniere e resistenza a trazione, compressione, flessione con lo scopo di comprendere i meccanismi inerenti i traumi meccanici scheletrici.
– Cinematica e dinamica con particolare attenzione alla determinazione delle forze interne ai sistemi con due masse, alla individuazione delle componenti delle forze nei sistemi meccanici: piano inclinato, massa sospesa, pendolo, sistema massa-molla. Dinamica del moto rotatorio.
– Idrodinamica riferita al fluido ideale (Teorema Bernoulli e tutte le sue applicazioni) e al fluido reale, con particolare riferimento al sistema circolatorio: viscosità, forza d’attrito viscoso, regime laminare e regime turbolento, resistenza idrodinamica e legge di Poiseuille con esame delle correlazioni tra il raggio della conduttura, la velocità del fluido, la portata, la variazione di pressione ai capi del condotto orizzontale, in pendenza, con o senza restringimenti.
– Relazione differenziale tra il potenziale elettrico e il campo elettrico, teorema di Gauss e deduzione dei campi elettrici creati da simmetrie di carica sferica, cilindrica, lineare, piana e capacità dei condensatori. Energia accumulata dai condensatori. Riduzione di reti di resistori e determinazione dei potenziali nei diversi punti della rete, anche in funzione della posizione assunta da organi di manovra. Potenziali elettrici ECG e deduzione dei segnali di prima e di seconda derivazione e dell’asse elettrico cardiaco.
– Particella sottoposta alla forza peso e alla forza elettrica. Accelerazione della particella carica entrante perpendicolarmente alle armature del condensatore. Traiettoria parabolica della particella carica entrante parallelamente alle armature.
– Dipoli magnetici in campo magnetico: momento torcente ed energia potenziale. Stato di energia massima e stato di energia minima del dipolo magnetico immerso nel campo magnetico esterno. Campo magnetico rotante a radiofrequenza e principio di funzionamento della RMN.
– Lavoro del campo elettrico ed energia acquisita dalla particella carica. Produzione dei raggi X e spettro di emissione continuo e caratteristico. Assorbimento dei raggi X e calcolo della dose assorbita.
– Difetto di massa ed energia di legame dei nuclei. Decadimenti radioattivi. Correlazione tra costante di decadimento, emivita e attività. Decadimento del Tecnezio 99m e dose assorbita dal paziente in esami diagnostici. Decadimento del cobalto e dose assorbita.
– Relazione tra intensità del suono e livello sonoro. Fenomeni di interferenza, effetto doppler, battimenti, flussimetria doppler, ecografia. Ottica geometrica con riferimento alle lenti, all’occhio e ai difetti rifrattivi.
Il percorso didattico, teso alla comprensione e all’applicazione delle leggi fisiche, è compatibile con la durata effettiva dei corsi e con gli strumenti matematici posseduti dagli allievi. Viene ripreso il calcolo vettoriale, in particolare il prodotto scalare e il prodotto vettoriale in forma cartesiana con immediato riferimento al lavoro e al momento delle forze. Gli sviluppi teorici, supportati da dimostrazioni basate sull’integrazione delle funzioni fondamentali, sono seguiti sistematicamente da esercizi strutturati che consentono il raggiungimento di una preparazione adeguata per poter sostenere le prove del semestre filtro.
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