Corso di laurea in Ostetricia - Torino

Principi di fisica ed ecografia

Physics and Ultrasound

Anno accademico 2024/2025

Sommario insegnamento

• Obiettivi formativi
• Risultati dell'apprendimento attesi
• Programma
• Modalità di insegnamento
• Modalità di verifica dell'apprendimento
• Attività di supporto
• Testi consigliati e bibliografia
• Strumenti didattici
• Scheda del corso

Obiettivi formativi

Far acquisire alla Studentessa/allo Studente le conoscenze di base dei principi della Fisica necessari per la comprensione del funzionamento dei principali sistemi che costituiscono il corpo umano e per l'utilizzo della strumentazione biomedica, con particolare attenzione alle applicazioni di interesse per il corso di laurea.

Risultati dell'apprendimento attesi

Poiché il presente modulo contribuisce all'Insegnamento Integrato STRUTTURA, FUNZIONE E MORFOLOGIA DEL CORPO UMANO II, si rimanda ai Risultati dell'apprendimento attesi dell'Insegnamento

Programma

- Richiami di matematica; grandezze fisiche e unità di misura: Proprietà delle potenze ed uso delle potenze di 10. Percentuali, variazione assoluta e relativa di una grandezza. Proporzionalità diretta ed inversa. Rappresentazione grafica di una relazione tra grandezze. Grandezze scalari e vettoriali. Operazioni coi vettori. Definizione di grandezza fisica. Grandezze fondamentali e derivate. Il Sistema Internazionale di unità di misura. Multipli e sottomultipli. Errori di misura sistematici e casuali.
- Biomeccanica ed elasticità: Cenni di cinematica del punto: moto rettilineo uniforme, moto uniformemente accelerato e moto circolare uniforme. Principi della dinamica e esempi di forze: forza peso e accelerazione di gravità; forza centripeta; forza d'attrito. Baricentro di un corpo. Momento di una forza e condizioni di equilibrio di un corpo rigido. Leve ed esempi di articolazioni del corpo umano. Lavoro ed energia. Potenza meccanica e rendimento. Energia cinetica e potenziale di un corpo. Legge di Hooke; elasticità delle ossa e dei vasi sanguigni.
- Fenomeni elettrici e fisiologia dei tessuti eccitabili: Il modello atomico e la carica elettrica. Legge di Coulomb e campo elettrico. Energia potenziale elettrica e differenza di potenziale elettrico; esempio del campo elettrico uniforme e del dipolo elettrico. Capacità elettrica e condensatori; esempio della membrana cellulare. Intensità di corrente. Materiali conduttori ed isolanti. Resistenza elettrica e legge di Ohm. Potenza elettrica ed  effetto Joule. Cenno sulle correnti alternate e sugli effetti del passaggio della corrente elettrica nel corpo umano.
- Meccanica del fluidi e apparato cardio-circolatorio:Fluidi ideali e reali. Densità e pressione. Pressione idrostatica e legge di Stevino. Esperimento di Torricelli e unità di misura della pressione (Pa e mmHg). Applicazioni biomediche della pressione idrostatica: effetti della gravità sulla pressione nei vasi sanguigni; la fleboclisi. Definizione di portata e portata del cuore. Equazione di continuità di un condotto e velocità del sangue nei vari distretti del circolo sistemico. Teorema di Bernoulli e applicazioni (aneurisma e stenosi). Lavoro motore del cuore. Attrito viscoso nei liquidi reali. Viscosità del sangue e velocità critica nei vasi. Legge di Hagen-Poiseuille e resistenza idrodinamica del circolo sistemico. Pressione nei vari distretti dell'albero circolatorio; azione del sistema simpatico sul letto vascolare; onda pulsatoria e polso arterioso; variazioni di pressione legate alla postura. Misura della pressione arteriosa: lo sfigmomanometro e il manometro a liquido. Concentrazione. Diffusione e leggi di Fick. Membrane semipermeabili e osmosi. Leggi di Van't Hoff. Soluzioni fisiologiche. Principio di Archimede e galleggiamento dei corpi. Velocita` di sedimentazione e centrifugazione; esempio della VES.
- Gas, fenomeni molecolari di superficie e apparato respiratorio: Sistemi termodinamici. La temperatura assoluta e le diverse scale termometriche. Tavola periodica degli elementi, massa atomica, mole e numero di Avogadro. Equazione di stato dei gas perfetti; trasformazioni isoterme, isocore e isobare rappresentate sul piano pV. Frazioni molari, pressioni parziali e legge di Dalton. I gas reali. Tensione di vapore e umidità assoluta e relativa. Composizione dell'aria libera e dell'aria alveolare. Tensione di vapor saturo dell'acqua e pressioni parziali dei gas presenti nell'aria alveolare. Lamine liquide e tensione superficiale; effetto dei tensioattivi. Legge di Laplace. Solubilità dei gas nei liquidi. Embolia gassosa.
- Calorimetria, termoregolazione, metabolismo e apparato digerente: Dilatazione termica e termometro clinico. Il calore come forma di energia e la caloria. Il calore specifico e le condizioni di equilibrio termico. Trasformazioni di fase e calori latenti. Meccanismi di propagazione del calore (conduzione, convezione e irraggiamento). Termoregolazione corporea: meccanismi di produzione e di dispersione del calore nell'organismo umano. Metabolismo e energia fisiologica minima.
- Onde. Elementi di acustica e ottica: Caratteristiche delle onde: frequenza, periodo, lunghezza d'onda, ampiezza e velocità di propagazione. Onde trasversali e longitudinali. Principio di linearita` e interferenza. Caratteristiche e formazione di onde stazionarie. Intensità sonora e legge del quadrato della distanza. L'orecchio umano. Curva di udibilita` e sensazione sonora. Cenni sull'effetto Doppler, gli ultrasuoni e le applicazioni ecografiche. Onde elettromagnetiche e loro spettro. Il fotone e la costante di Planck. La luce visibile. Velocità della luce, indice di rifrazione di un mezzo e dispersione della luce. Riflessione e rifrazione. Angolo limite e riflessione totale; le fibre ottiche. Lenti sottili e costruzione delle immagini. Potere diottrico. L'occhio umano e le anomalie visive.
- Raggi X e radioattivita`: Radiazioni ionizzanti e loro interazione con la materia. Produzione dei raggi X e impiego in diagnostica e radioterapia. Radionuclidi e legge del decadimento radioattivo; utilizzo in medicina nucleare. Effetti biologici delle radiazioni e elementi di dosimetria.

Modalità di insegnamento

Il corso e' svolto in modalita' tradizionale e mista con lezioni frontali ed utilizzo di supporti informatici.
A supporto della didattica e in particolare per la preparazione della prova scritta, le Studentesse e gli Studenti possono usufruire di eventuali esercitazioni facoltative su richiesta, tenute dai collaboratori dalla didattica.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La valutazione avviene con una prova scritta ed una prova orale opzionale.

Il programma d'esame coincide con il programma del corso.

Attività di supporto

Attività di Collaborazione alla Didattica per approfondimenti relativi al modulo

Materiali forniti e indicati dalla Docente all'inizio del Corso

• Materiale didattico
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