Applied physics

Academic Year 2022/2023 - Teacher: Paolo MUSUMECI

Expected Learning Outcomes

The purpose of the Applied Physics course is to teach basic physics and mathematics with simple applications to biomedical problems. The homogeneity of the preparation for all students is to be obtained in view of the specific knowledge required in the continuation of the Degree Course. In particular, the student must acquire knowledge of some basic laws and physical techniques for the understanding of physiological, biological and medical processes and will have to learn basic concepts useful for the correct use of the instrumentation used in the professional field.

Course Structure

Should teaching be carried out in mixed mode or remotely, it may be necessary to introduce changes with respect to previous statements, in line with the programme planned and outlined in the syllabus.

Learning assessment may also be carried out on line, should the conditions require it.

Detailed Course Content

PHYSICS

Physical quantities and their measurement - Physical quantities, units and measurement systems, dimensional equations. Measurement tools. Systematic errors and random errors. Average and standard deviation. Functional relationships and graphical representations. Scalar and vector quantities. Operations between vectors. Recalls of mechanics and notions of Biomechanics - Kinematics. Circular motion and harmonic motion. Amount of motion. Principles of dynamics. Work. Power. Power and efficiency. Moment. Static. Elasticity. Physiological stasis. Bone fractures (generalities). Recalls on fluids and applications in biological systems - Density. Viscosity. Hydrostatic pressure. Static of fluids. Stevino's law. Pascal's principle. Principle of Archimedes. Drip. Transfusion. Withdrawal. Drainage. Dynamics of ideal liquids. Bernoulli's theorem. Aneurysm and stenosis. Real liquids. Poiseuille report. Hydraulic resistance and Reynolds number, Sphygmomanometry. Thermometry and thermoregulation - temperature and heat. Temperature measurement. Thermometric scales. Clinical thermometers. Equivalence principle. Specific heat. Thermal balance. State steps. Heat transmission. Energy balance in the human body. Basal metabolic power. The electric and bioelectric phenomena - charges and electric fields. Capacitance and capacitors. Electric current. Laws of Ohm. Elementary circuits. Joule effect. RC circuits. Pacemaker. Defibrillator. Risks related to the use of electricity. Waves and radiations - Wave phenomena. Period and frequency. Amplitude and energy. Mechanical waves. The sound. Intensity of sound. Sound pressure and decibels. Stethoscope. Ultrasound in medicine. Electromagnetic waves. The electromagnetic spectrum. Eye and color vision. Radiation in diagnostics and in therapy. X-ray diagnostics. Radioisotopes and nuclear medicine. Radiotherapy. Biological effects of ionizing radiation. Overview of dosimetry and radioprotection.

Textbook Information

FISICA

D. Scannicchio - Fisica Biomedica - EdiSES, Napoli 2013

Course Planning

 SubjectsText References
1Grandezze fisiche, unità e sistemi di misura, equazioni dimensionali. Strumenti di misura. Errori sistematici ed errori casuali. Media e deviazione standard. Relazioni funzionali e rappresentazioni grafiche. Scalari e vettori. Operazioni tra vettoriScannicchio Cap. 1
2Cinematica. Moto circolare e moto armonico.Scannicchio Cap. 2
3Quantità di moto. Principi della dinamica. Lavoro. Energia. Potenza e rendimento. Momento.Scannicchio Cap. 3
4Statica. Elasticità.Scannicchio Cap. 4
5Statica fisiologica. Fratture ossee (generalità)Scannicchio Cap. 5
6Densità. Viscosità. Pressione idrostatica. Statica dei fluidi. Legge di Stevino. Principio di Pascal.Scannicchio Cap.6
7Principio di Archimede. Fleboclisi. Trasfusione. Prelievo. Drenaggio. Dinamica dei liquidi ideali. Teorema di BernoulliScannicchio Cap. 6 e 7
8Aneurisma e stenosi. Liquidi reali. Relazione di Poiseuille. Resistenza idraulica e numero di Reynolds, Sfigmomanometria.Scannicchio Cap. 6 e 7
9Temperatura e calore. Misura della temperatura. Scale termometriche. Termometri clinici. Principio di equivalenza. Calore specifico. Equilibrio termico. Passaggi di stato.Scannicchio Cap.10
10Trasmissione del calore. Bilancio energetico nel corpo umano. Potenza metabolica basale.Scannicchio Cap.11
11Cariche e campi elettrici. Capacità e condensatori.Scannicchio Cap. 17
12Corrente elettrica. Leggi di Ohm. Circuiti elementari. Effetto Joule. Circuiti RC.Scannicchio Cap. 17
13Pacemaker. Defibrillatore. Rischi connessi all’utilizzo dell’elettricità.Scannicchio Cap. 17 e 18
14Fenomeni ondulatori. Periodo e frequenza. Ampiezza ed energia. Onde meccanicheScannicchio Cap. 12
15Il suono. Intensità del suono. Pressione sonora e decibel. Fonendoscopio. Ultrasuoni in medicina.Scannicchio Cap. 13 e 14
16Le onde elettromagnetiche. Lo spettro elettromagnetico. Occhio e visione a colori.Scannicchio Cap 20 e 21
17Le radiazioni in diagnostica e in terapia. Diagnostica con raggi X. Radioisotopi e medicina nucleare. Radioterapia. Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti. Cenni di dosimetria e radioprotezione.Scannicchio Cap 25,26
18Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.
VERSIONE IN ITALIANO