Chemistry and Physics A - LModule physics and Biomechanics fundamentals
Academic Year 2022/2023 - Teacher: Paolo MUSUMECIExpected Learning Outcomes
The purpose of the Physics module 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
Traditional lectures, with the support of slides and audiovisual tools. At the end of the lecture, ample space is given to the comment on the discussed topics.
Detailed Course Content
Physical quantities and their measurement - . . Scalar and vector quantities. Operations between vectors. Recalls of mechanics and notions of Biomechanics - Kinematics. Circular motion and harmonic motion. . Principles of dynamics. Work. Power. Power and efficiency. Moment. Static. Elasticity. Levers. Physiological levers. 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.. Thermometry and thermoregulation - temperature and heat. Temperature measurement. Thermometric scales. Clinical thermometers. Specific heat. Thermal balance. State transitions . Heat transmission. Energy balance in the human body. Basal metabolic power. The electric and bioelectric phenomena - charges and electric fields. . Electric current. Laws of Ohm. Elementary circuits. Joule effect. 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. 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
Physics
FISICA
D. Scannicchio - Fisica Biomedica - EdiSES, Napoli 2013
Course Planning
| Subjects | Text References | |
|---|---|---|
| 1 | Grandezze fisiche e loro misura – Grandezze fisiche, unità e sistemi di misura, equazioni dimensionali. Strumenti di misura. . Grandezze scalari e vettoriali. Operazioni tra vettori. | Scannicchio Cap. 1 |
| 2 | Richiami di meccanica e nozioni di Biomeccanica – Cinematica. Moto circolare e moto armonico. . Principi della dinamica. Lavoro. Energia. Potenza e rendimento. Momento. Statica. Elasticità. Leve . Leve fisiologiche . Fratture ossee (generalità). | Scannicchio Cap. 3 - 4 - 5 |
| 3 | Richiami sui fluidi e applicazioni nei sistemi biologici – Densità. Viscosità. Pressione idrostatica. Statica dei fluidi. Legge di Stevino. Principio di Pascal. Principio di Archimede. Fleboclisi. Trasfusione. Prelievo. Drenaggio. Dinamica dei liquidi ideali. Teorema di Bernoulli. Aneurisma e stenosi. Liquidi reali. Relazione di Poiseuille. Resistenza idraulica .Sfigmomanometria. | Scannicchio Cap. 6 - 7 |
| 4 | Termometria e termoregolazione – Temperatura e calore. Misura della temperatura. Scale termometriche. Termometri clinici. Calore specifico. Equilibrio termico. Passaggi di stato. Trasmissione del calore. Bilancio energetico nel corpo umano. Potenza metabolica basale. | Scannicchio Cap. 10 - 11 |
| 5 | I fenomeni elettrici e bioelettrici – Cariche e campi elettrici. . Corrente elettrica. Leggi di Ohm. Circuiti elementari. Effetto Joule. Defibrillatore. Rischi connessi all’utilizzo dell’elettricità. | Scannicchio Cap. 17 - 18 |
| 6 | Onde e radiazioni –Fenomeni ondulatori. Periodo e frequenza. Ampiezza ed energia. Onde meccaniche. Il suono. Intensità del suono. Pressione sonora e decibel. Fonendoscopio. Ultrasuoni in medicina. | Scannicchio Cap. 12 - 13 - 14 |
| 7 | Le onde elettromagnetiche. Lo spettro elettromagnetico. Le 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. 20 - 21 - 25 - 26 |