Programma del corso di Fisica, a.a. 2009-10 (Corso per Medicina e Biotecnologie, II semestre) o) Richiami di matematica, geometria, statistica Coordinate cartesiane, funzioni e loro rappresentazione grafica. Retta, parabola, elevamento a potenza, iperbole, esponenziale e logaritmo; funzioni trigonometriche; circonferenza, ellisse. Scale lineari e logaritmiche. Cifre significative. Notazione scientifica. Alcuni sviluppi in serie notevoli. Vettori; operazioni con i vettori: somma, differenza, prodotto scalare e vettoriale. Probabilita' e densita' di probabilita'; valore medio, scarto, deviazione standard; la distribuzione di Gauss. o) Grandezze fisiche e la loro misurazione Unita' di misura. Incertezza statistica e sistematica. o) Meccanica Velocita', accelerazione. Moto rettilineo uniforme, moto uniformemente accelerato. Caduta di un grave. Moto in piu' dimensioni. Moto circolare: velocita' angolare e periferica, accelerazione centripeta; moto circolare uniforme. Forza, massa, le tre leggi di Newton; sistemi di riferimento inerziali e non-inerziali. Forze apparenti; forza centrifuga. Reazioni vincolari. Legge della gravitazione universale. Attrito statico e dinamico. Lavoro, energia cinetica e potenziale. Energia meccanica totale e sua conservazione. Forze conservative e forze dissipative. Potenza. Impulso e quantita' di moto. Conservazione della quantita' di moto; urti. Moto armonico semplice; pendoli e molle. Forze elastiche, energia potenziale elastica. Oscillazioni smorzate e oscillazioni forzate; concetto di risonanza. Momento di una forza; coppie di forze. Condizioni di equilibrio di un corpo rigido. Leve. Baricentro. Stabilita'. Moto del centro di massa; II legge di Newton per sistemi di particelle. Moto dei corpi rigidi: velocita' ed accelerazione angolare. Momento d'inerzia. Momento angolare e sua conservazione. Elasticita'. Sforzo e deformazione. Modulo di Young; modulo di Poisson; modulo di taglio; modulo di compressione; elasticita' di flessione. Limite elastico e carico di rottura. o) Fluidi Pressione, densita'. Legge di Archimede. Portata. Equazione di continuita'. Conservazione dell'energia ed equazione di Bernoulli; applicazioni dell'equazione di Bernoulli; stenosi e aneurisma. Viscosita', coefficiente di viscosita'. Legge di Hagen-Poiseuille. Resistenza idrodinamica; resistenze in serie e in parallelo. Legge di Stokes. Sedimentazione e velocita' di sedimentazione; centrifuga. Flusso turbolento. Numero di Reynolds. Gas perfetti; equazione di stato. Teoria cinetica; velocita' quadratica media. Gas reali e loro isoterme. Cambiamenti di stato. Vapore e gas; vapore saturo; liquefazione; umidita'. o) Termodinamica Primo principio della termodinamica. Calore specifico e capacita' termica. Calore specifico di un gas perfetto a pressione e volume costante. Potenza metabolica. Secondo principo della termodinamica; processi reversibili e irreversibili; entropia; cicli termodinamici, ciclo di Carnot, rendimento. o) Elettricita' e magnetismo Carica elettrica, legge di Coulomb, campo elettrico, energia potenziale elettrostatica, potenziale; elettronvolt. Relazione tra campo e differenza di potenziale. Dipolo elettrico: linee di campo e comportamento in un campo elettrico. Conduttori ed isolanti. Polarizzazione di un dielettrico. Capacita' elettrica; condensatore; effetto di un dielettrico. Costante dielettrica relativa. Energia immagazzinata in un condensatore. Capacita' equivalente di condensatori in serie e in parallelo. Corrente elettrica. Velocita' di deriva dei portatori di carica. Resistenza elettrica; resistivita'. Legge di Ohm. Resistenze in serie e parallelo. Circuiti elettrici. Potenza nei circuiti elettrici, legge di Joule. Conduttori ohmici e non; il diodo. Circuiti in corrente continua e in corrente alternata; tensione e corrente efficaci. Valori di tensione efficace in Europa e Nord-America. Effetti del passaggio della corrente elettrica nel corpo umano. Collegamento a terra. Campo magnetico. Forza di Lorentz; forza su un filo percorso da corrente. Legge di Biot-Savart; campo generato da un filo, campo generato da una spira. Solenoide. Dipolo magnetico; momento di dipolo magnetico; comportamento di un dipolo magnetico all'interno di un campo magnetico. Materiali ferro-magnetici, domini di Weiss, magneti permanenti. Flusso del campo magnetico. Legge di Faraday-Lenz. Generatori elettrici, trasformatori. Tubo a raggi catodici. Cenni al principio di funzionamento di linac, ciclotrone, sincrotrone. Onde periodiche. Velocita' delle onde; periodo e lunghezza d'onda. Onde longitudinali e trasversali. Cenni all'analisi di Fourier. Onde elettromagnetiche. Antenne. Quantizzazione dell'energia nelle elettromagnetiche: il fotone. Generazione di raggi X: radiazione di frenamento e righe caratteristiche. o) Onde sonore Natura del suono. Intensita' delle onde sonore. Livello di intensita' sonora; il decibel. Effetto Doppler. Ultrasuoni. Riflessione ed assorbimento di ultrasuoni. Cenni a ecografia ed ecografia Doppler. o) Ottica geometrica Indice di rifrazione. Riflessione, rifrazione, legge di Snell. Riflessione interna totale. Lenti. Equazione del costruttore di lenti; equazione delle lenti sottili. Accomodamento; punto prossimo e punto remoto. o) Fisica moderna, fenomeni nucleari. Cenni alla teoria della relativita' ristretta. Cenni di meccanica quantistica (quantizzazione dell'energia). Cenni alla struttura atomica; transizioni elettroniche tra orbitali atomici. Cenni alla struttura del nucleo atomico. Nuclei stabili e instabili. Decadimenti alfa, beta e gamma. Attivita'; legge del decadimento radioattivo. Cenni al principio di funzionamento della PET. o) Interazione radiazione-materia Cenni ai meccanismi di interazione dei fotoni con la materia: effetto fotoelettrico, effetto Compton, creazione di coppie. Cenni agli effetti biologici della radiazione; cenni al concetto di dose. Uso dei raggi X per indagini diagnostiche: cenni ai principi fisici.