Introduzione alla Fisica: dall’esperimento alla legge fisica, il metodo sperimentale. Le grandezze fisiche, unità di misura e il Sistema Internazionale. Gli strumenti di misura, errori di misura, gli errori casuali e sistemici. Errore assoluto e valore medio, dispersione massima ed errore relativo.
Le forze, le leggi della dinamica, attrito, forza di gravità, massa e peso, il baricentro. Forza elastica e la legge di Hooke. Sforzo e deformazione, il modulo di Young. Considerazioni sull’elasticità di ossa, muscoli e tessuti biologici. Equilibrio del punto materiale e del corpo rigido, le leve, le leve in biologia. Complementi di meccanica: lavoro ed energia, energia cinetica e potenziale, principio di conservazione dell’energia meccanica.
Il calore, propagazione e trasmissione del calore, unità di misura del calore, effetti del calore. La temperatura, unità di misura, le scale termometriche, dilatazione termica ed equilibrio termico. La legge fondamentale della calorimetria, capacità termica e calore specifico. I principi della Termodinamica, il sistema termodinamico, energia interna del sistema.
Energia degli alimenti: i principi nutritivi, l’energia e metabolismo, la caloria, neutralità termica e termoregolazione. Gli stati fisici della materia, i passaggi di stato, soste termiche e calore latente.
Meccanica dei fluidi: principio di Pascal, principio di Archimede, legge di Stevino, pressione atmosferica, unità di misura della pressione. Applicazioni mediche: la pressione idrostatica del sangue. Flusso in una conduttura, l’equazione di continuità e applicazioni al flusso sanguigno. L’equazione di Bernoulli, il moto di un fluido reale, attrito e viscosità, regime laminare e turbolento, legge di Poiseuille, legge di Stokes. Applicazioni al sistema circolatorio.
Sostanze pure e miscugli: definizioni, sistema omogeneo ed eterogeneo, cambi di stato di un miscuglio, vari metodi di separazione dei miscugli. Applicazioni in biologia: sedimentazione e centrifugazione.
I meccanismi di trasporto attraverso le membrane: la diffusione e la legge di Fick, la filtrazione l’osmosi. Flusso osmotico e pressione osmotica. Soluzioni isotoniche, ipertoniche e ipotoniche. Flussi attraverso i capillari e l’equazione di Starling.
Fenomeni di superficie: tensione superficiale, bagnabilità dei liquidi, l’equazione di Laplace. Alcuni tensioattivi in biologia, instabilità degli alveoli e ruolo del surfactante. La capillarità.
I gas perfetti e le loro leggi, cenni sulla teoria cinetica dei gas, temperatura assoluta, equazione di stato dei gas perfetti, gas reali e l’equazione di Van der Waals. Composizione gassosa dell’atmosfera, le miscele gassose, la legge di Dalton, solubilità di un gas in un liquido e legge di Henry. La respirazione, scambi gassosi nei tessuti e negli alveoli.
Onde: caratteristiche generali. Onde sonore. caratteristiche del suono, intensità del suono e livello di intensità sonora, pressione acustica e impedenza acustica, risonanza. Propagazione delle onde acustiche in presenza di ostacoli. Applicazioni degli ultrasuoni in medicina: l’ecografia.
La biosicurezza nella pratica di laboratorio. Il concetto di rischio. La biosicurezza in laboratorio, principi generali, le procedure di biosicurezza. I dispositivi di protezione individuali.