·         Meccanica del punto e dei corpi

·         Gas, fluidi ideali e reali

·         Termodinamica

·         Elettricità

·         Magnetismo

·         Campi elettromagnetici

Perché la Fisica: Una definizione di Fisica come scienza sperimentale. Il rapporto tra la Fisica e le altre scienze sperimentali. Dall’infinitamente piccolo all’infinitamente grande. Le fasi del Metodo Sperimentale. Osservazione, misura, previsioni. Metodo induttivo e metodo deduttivo. Leggi fisiche. Teorie fisiche ed applicabilità. Principi e Modelli.

Grandezze fisiche e loro misura: Concetto di grandezza fisica. Grandezze adimensionali e dimensionali (fondamentali, derivate, equazioni dimensionali). Sistema Internazionale delle Unità di Misura (costanti fondamentali, conversione tra unità differenti di misura, lunghezza, tempo, massa). Misurazione. Stima.

Grandezze Vettoriali: Grandezze scalari e vettoriali. Definizione di vettore. Vettore Spostamento. Operazioni sui vettori (scomposizione di un vettore, somma e differenza di vettori, metodo grafico ed analitico). Proprietà dei vettori Impiego dei versori. Prodotto di vettori (prodotto di un vettore per uno scalare, prodotto scalare, prodotto vettoriale). Concetto di Gradiente. Flusso di un vettore.

Introduzione alla Meccanica: Cinematica. Posizione, Spostamento, Traiettoria, Diagramma orario. Velocità scalare e vettoriale (media ed istantanea). Legge oraria di alcuni moti semplici (moto rettilineo uniforme, moto rettilineo uniformemente accelerato, moto parabolico uniformemente accelerato, moto circolare uniforme, moto curvilineo in due dimensioni, moto armonico). Accelerazione scalare e vettoriale (media ed istantanea). Moto di un grave in caduta libera. Effetti dell’accelerazione sul corpo umano.

Forze e Principi della meccanica: Introduzione alle cause del moto. Concetto di “forza”. Principi della Dinamica. Prima Legge di Newton (1° principio d’inerzia). Seconda Legge di Newton (2° principio F_NET=ma). Definizione operativa di “forza”. Misura operativa di “massa”. Terza Legge di Newton (3° principio d’azione e reazione). Concetto di quantità di moto. Principio di conservazione della quantità di moto. Concetto di “campo di forze”. Forza di gravità e Peso. Campo gravitazionale terrestre. Concetto di “forza normale o vincolare”. Dalle forze alla legge oraria (moto inerziale in assenza di forze (F=0), moto inerziale in assenza di forze (F=costante), moto in un campo di forze centrale , moto in un campo di forze elastiche). Forze di contatto. Attrito statico e dinamico. Resistenza del mezzo. Velocità limite. Moto circolare uniforme.

Energia cinetica e Lavoro: Introduzione al concetto di energia. Forme di energia e sue trasformazioni. Energia cinetica. Lavoro. Teorema dell'energia cinetica. Lavoro della forza gravitazionale. Lavoro della forza elastica. Lavoro di una forza generica. Potenza meccanica.

Energia potenziale e conservazione dell'energia: Introduzione al concetto di “conservazione”. Concetto di energia potenziale. Energia potenziale gravitazionale. Energia potenziale elastica. Classificazione della forze. Forze conservative. Forze non conservative. Conservazione dell’energia meccanica. Derivazione della forza dall’energia potenziale. Analisi grafica. Forze esterne con e senza attrito. Conservazione dell’energia totale.

Elementi di statica e di meccanica rotatoria: Equilibrio di un corpo rigido. Momento di una forza. Condizione di equilibrio per un punto materiale. Condizione di equilibrio per un corpo solido. Vincolo. Macchine semplici (Leve). Centro di massa e Centro di gravità (Baricentro). Cenni di dinamica del corpo rigido. Elasticità e Legge di Hooke.

Biomeccanica: Equilibrio di articolazioni. Esempio: articolazione dell’anca. Leve meccaniche del corpo umano. Applicazioni della Legge di Hooke alle fratture ossee. Flessione e Torsione. Contrazione muscolare. Meccanica della locomozione.

Meccanica dei fluidi: o Meccanica dei fluidi: Introduzione alla statica ed alla dinamica dei fluidi. Concetti di densità e pressione. Equilibrio nei fluidi. Principio di Pascal. Esempi (siringa, cannuccia, sollevatore e freno idraulici). Manovra di Heimlich. Pressione idrostatica. Legge di Stevino. Pressione atmosferica e strumenti di misura. Spinta di Archimede e galleggiamento. Vasi comunicanti. Moto nei fluidi:. Fluidi ideali. Portata. Equazione di continuità. Fluidi non viscosi:. Teorema di Bernoulli. Teorema di Torricelli. Fluidi viscosi: Moto laminare. Velocità critica. Numero di Reynolds. Fluidi viscosi: Moto turbolento. Portata. Viscosità. Moto dei fluidi non stazionario. Forze di Van der Walls. Coesione. Tensione superficiale. Adesione. Applicazioni della tensione superficiale. Contatto fluido-fluido. Liquidi tensioattivi. Capillarità. Tensione elastica di una membrana e formula di Laplace.

Meccanica dei fluidi nei sistemi biologici: Circolazione sanguigna: approssimazioni iniziali. Circuito idrodinamico del sangue. Il cuore come pompa idraulica. Portata dei vasi. Velocità del sangue. Applicazione del Teorema di Bernoulli (aneurisma e stenosi). Misure di flusso (Venturimetro, Tubo di Pitot). Comportamento viscoso normale. Viscosità del sangue e del plasma (anemia). Anomalie della viscosità del sangue. Resistenza dei vasi. Effetti della pressione idrostatica. Pompa e ciclo cardiaco. Lavoro e Potenza cardiaca. Misura della pressione sanguigna (sfigmomanometro). Cenni sull'apparato respiratorio.

Termologia e Termodinamica: Introduzione (come nasce la Termodinamica e di cosa si occupa). Termodinamica fenomenologica e statistica. Definizioni base (sistema termodinamico, stato termodinamico, sistema isolato, sistema chiuso, sistema in equilibrio dinamico, microstato, macrostato). Concetto di Temperatura. Principio Zero della Termodinamica (Principio dell’equilibrio termico). Taratura termometrica (Punto triplo dell’acqua). Misura della temperature ed apparecchi termometrici. Energia interna. Concetto di calore. Calore specifico e capacità termica. Lavoro termodinamico. 1° Principio della termodinamica. Gas perfetti. Trasformazioni termodinamiche nei gas perfetti. Cenni sulla teoria cinetica dei gas perfetti. Gas reali. Funzione Entalpia. 2° principio della Termodinamica. Funzione Entropia. Potenziali termodinamici

Termodinamica nei sistemi biologici: Meccanismi di trasmissione del calore (convezione, conduzione ed irraggiamento). Legge di Stefan. Legge di Wien. principi della termodinamica e corpo umano. Termoregolazione degli animali a sangue caldo (ambiente freddo, caldo, secco ed umido).

Fenomeni elettrici: o Fenomeni elettrici: Introduzione ai fenomeni elettromagnetici. carica elettrica. Isolanti e conduttori. Legge di Coulomb. Quantizzazione della carica. Conservazione della carica. Cariche e interazioni. Concetto e nozione di campo elettrico. Calcolo del campo elettrico. Rappresentazione del campo elettrico tramite linee di forza. Campo elettrico generato da una carica puntiforme, da un dipolo elettrico, da una carica lineare e da uno strato dipolare. Particella carica in un campo elettrico uniforme. Concetto di flusso di un campo vettoriale, flusso del campo elettrico, legge di Gauss e rapporto con la legge di Coulomb, conduttore carico isolato, situazioni di simmetria per l'applicazione della legge di gauss (cilindrica, piana e sferica). Energia potenziale elettrica. Potenziale elettrico. Differenza di potenziale. Relazione tra campo e potenziale elettrico. Superfici equipotenziali. Esempi di Calcolo del potenziale elettrico (carica puntiforme, dipolo elettrico, distribuzione di cariche). Energia potenziale elettrica in presenza di un sistema di cariche puntiformi, Proprietà elettrostatiche di un conduttore. Concetto di capacità di un conduttore singolo, calcolo della capacità elettrica, Condensatori e capacità. Condensatori in serie e parallelo. Energia elettrostatica. Proprietà elettrostatiche dei dielettrici. Descrizione molecolare dei dielettrici, dielettrici e legge di Gauss Corrente elettrica e Resistenza: Cariche in movimento e concetto di corrente elettrica, densità di corrente, resistenza e legge di Ohm, resistività, legge di Ohm dal punto di vista microscopico, resistenze in serie e parallelo, concetto di potenza per i circuiti elettrici, Modello di Drude per i metalli. Soluzioni elettrolitiche e dissociazione elettrolitica La mobilità elettrolitica e l'elettrolisi. Forza elettromotrice e resistenza interna di una batteria. Energia elettrica e potenza. Calcolo dello corrente nel circuito elementare, differenza di potenziale, circuiti a singola e più maglie, Leggi di Kirchhoff. Amperometri e voltmetri. Effetto termico della corrente elettrica. Carica e scarica di un condensatore.

Elettromagnetismo: Campo magnetico. Forza di Lorentz e il moto di una particella carica in un campo magnetico uniforme. Momenti magnetici e proprietà magnetiche della materia. Teorema della circuitazione e non conservatività del campo magnetico. Flusso di campo magnetico e induzione elettromagnetica. Equazioni fondamentali dell' elettromagnetismo. Fenomeno dell'autoinduzione. Circuiti in corrente alternata. Impedenza elettrica e risonanza. Potenza dissipata in un circuito in corrente alternata. Bisturi elettrico. Bisturi criogenico. Onde elettromagnetiche. Circuiti oscillanti.