Introduzione: Grandezze fisiche e loro misura. Unità di misura. Il Sistema Internazionale di unità di misura. Sistemi di coordinate nello spazio. Grandezze vettoriali e scalari. Operazioni con i vettori.
Cinematica: Forza e massa. Le tre leggi di Newton. Forza peso e normale. Forze di attrito (statico
e dinamico). Forze elastiche. Dinamica del moto circolare uniforme: forza centripeta. Modulo di
Young, considerazioni sulla’elasticità di ossa, muscoli e tessuti biologici. Equilibrio del punto
materiale e del corpo rigido, le leve, le leve in biologia.
Dinamica: Lavoro meccanico. Energia cinetica e teorema dell’energia cinetica. Forze conservative
ed energia potenziale. Energia meccanica e sua conservazione. Lavoro delle forze non
conservative. Potenza. Energia degli alimenti: i principi nutritivi, l’energia del metabolismo basale,
fabbisogno di mantenimento e addizionale, la caloria, valore energetico dei principi alimentari,
neutralità termica e termoregolazione.
Quantità di moto e urti: Impulso di una forza e quantità di moto. Sistemi isolati e conservazione
della quantità di moto. Urti elastici ed anelastici in una dimensione.
Proprietà meccaniche dei fluidi: Densità e pressione. Legge di Stevino e principio di Archimede.
Teorema di Bernouilli. Viscosità. Applicazioni mediche: misurazione della pressione arteriosa e
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.
Gli stati fisici della materia: I passaggi di stato, soste termiche e calore latente, pressione e
passaggi di stato, l’evaporazione e l’ebollizione. 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
Temperatura e gas perfetti: Temperatura ed equilibrio termico. La temperatura, unità di misura, le
scale termometriche, dilatazione termica ed equilibrio termico. Descrizione macroscopica dei gas
perfetti e loro equazione di stato. 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.
Calorimetria e termodinamica: Calore. Capacità termica e calore specifico. Cambiamenti di fase
e calore latente. Meccanismi di trasmissione del calore: convezione, conduzione ed irraggiamento.
Legge di Fourier. Lo spettro di emissione di corpo nero, ipotesi di Planck e legge di Wien. Lavoro in
una trasformazione termodinamica. Energia interna. Il primo principio della termodinamica.
Trasformazioni termodinamiche: trasformazione isobara, isocora, isotermica ed adiabatica.
Macchine termiche e il secondo principio della termodinamica. Rendimento termodinamico.
Processi reversibili ed irreversibili.
I meccanismi di trasporto attraverso le membrane. Fenomeni di superficie. Fenomeni elettrici. Acustica