PHYSICS AND ELEMENTS OF BIOMECHANICS

Teaching in italian
FISICA CON ELEMENTI DI BIOMECCANICA
Teaching
PHYSICS AND ELEMENTS OF BIOMECHANICS
Subject area
FIS/07
Reference degree course
MOTOR AND SPORT SCIENCES
Course type
Bachelor's Degree
Credits
5.0
Teaching hours
Frontal Hours: 40.0
Academic year
2022/2023
Year taught
2022/2023
Course year
1
Curriculum
PERCORSO COMUNE
Reference professor for teaching
SERRA Antonio

Teaching description

Gli studenti dovranno possedere le conoscenze di ambito fisico-matematico di norma acquisite nella scuola secondaria di secondo grado.

Nel Corso saranno trattati i principi fondamentali della Fisica Classica affrontando gli argomenti fondamentali della Meccanica, della Termodinamica e cenni di Elettrostatica, con particolare attenzione alle implicazioni nelle attività motorie, sportive e riabilitative.

Scopo del corso è introdurre i principi fondamentali della Fisica Classica ed applicarli alla risoluzione di semplici problemi meccanici ed elettromagnetici . Il corso affronta gli argomenti fondamentali della Meccanica, della Termodinamica e cenni di Elettrostatica. Lo studente al termine del corso possiede i concetti fondamentali della fisica e delle sue leggi, con particolare dettaglio per ciò che riguarda lo studio dell'organismo umano in termini meccanici e metabolici. Lo studente è in grado di applicare tali conoscenze alle attività motorie, sportive e riabilitative

Gli obiettivi specifici dei singoli argomenti trattati sono:

Acquisire familiarità con le grandezze fisiche e saper descrivere il moto di un corpo;

Conoscere i fondamenti della dinamica e saper operare con le diverse forze;

Saper calcolare l'energia totale di un sistema ed applicare la conservazione dell'energia per la soluzione di esercizi;

Comprendere le caratteristiche fondamentali che regolano il comportamento di un corpo rigido;

Saper descrivere il comportamento di fluidi semplici e di corpi immersi in essi;

Comprendere i concetti di calore e temperatura, saper utilizzare le leggi della termodinamica e l'equazione di stato dei gas perfetti nella soluzione di problemi realistici;

Acquisire i concetti base dell'elettrostatica (carica, forza elettrica e campo).

Al termine del corso lo studente dovrà aver acquisito:

Conoscenza e comprensione di

  • leggi fisiche che regolano il moto di un corpo puntiforme
  • le proprietà fondamentali dei fluidi
  • concetti di calore e temperatura
  • leggi fisiche che regolano i fenomeni termodinamici
  • principali caratteristiche dei fenomeni elettrici

Capacità di applicare

  • le leggi della dinamica per descrivere il moto di un corpo soggetto a diverse tipologie di forze
  • il teorema di conservazione dell'energia meccanica ad un sistema classico
  • il principio di equilibrio per sistemi di corpi rigidi, leve e carrucole
  • l'equazione di stato dei gas perfetti per la soluzione di problemi reali
  • il teorema di Carnot per calcolare il rendimento di una macchina termica

Abilità di comunicare

  • utilizzare il linguaggio scientifico appropriato alla descrizione di fenomeni fisici

 

Capacità di apprendimento

possedere gli strumenti fisici di base per comprendere gli argomenti trattati in corsi più avanzati quali Teoria e metodologia del movimento umano e Fisiologia Umana dello Sport.

Lezioni frontali ed esercitazioni numeriche

La prova d'esame accerterà la conoscenza e la comprensione degli argomenti svolti attraverso domande di tipo teorico, e la capacità di applicare le conoscenze acquisite attraverso domande in cui viene richiesta la soluzione di problemi.

L'esame consiste in un colloquio che verterà sugli argomenti trattati a lezione. Il colloquio prevede la conoscenza della teoria e le metodologie di applicazione della stessa a casi concreti e reali.

 

I colloqui di Fisica con elementi di biomeccanica si terranno nelle seguenti date:

24/01/2022 ore 9.00
07/02/2022 ore 9.00
21/02/2022 ore 9.00

13/06/2022 ore 9.00
27/06/2022 ore 9.00
11/07/2022 ore 9.00

19/09/2022 ore 9.00

Solo per studenti fuori corso ci sarà la possibilità di effettuare i colloqui anche nei giorni:

16 maggio 2022 ore 15.00

14 novembre 2022 ore 15.00

DESCRIZIONE DEI FENOMENI

Il metodo scientifico. Nozioni di base di matematica. Le grandezze fisiche fondamentali e le unità di misura. Gli errori di misura. La presentazione dei risultati delle misure. Grandezze fisiche scalari e vettoriali. Errori casuali e curva di Gauss.


CINEMATICA

La descrizione del moto dei corpi. La posizione. Il tempo. La descrizione del moto. Lo spostamento. La velocità. L'accelerazione. Il moto circolare uniforme.


LE CAUSE DEL MOTO

Leggi della dinamica. Corpi puntiformi e corpi rigidi estesi: baricentro e leggi di conservazione. Forza peso. Forze di attrito. Forze vincolari. Forza elastica. Forze e momenti. Rotazioni e momenti: leve. Statica: centro di gravità di un corpo. Equilibrio traslazionale e rotazionale.
Lavoro ed energia. Forze conservative ed energia potenziale. Forze dissipative.

Principio di conservazione dell'energia meccanica, potenza e metabolismo. Biomeccanica: meccanica della locomozione, esempi di equilibrio del corpo umano, applicazioni agli sport.


TERMOLOGIA
Assorbimento di energia e variazione di temperatura. Le modalità di trasmissione del calore. Temperatura e stato di aggregazione della materia.


LA MATERIA

I solidi. I liquidi. La pressione idrostatica. La tensione superficiale e le sue conseguenze. La viscosità e le sue conseguenze. Moto di un liquido viscoso in un condotto. Moto di particelle in un liquido viscoso. Il moto vorticoso. I liquidi ideali. Le soluzioni. La diffusione. Osmosi. I gas. Trasformazione isoterma. Trasformazione adiabatica. Trasformazione isobara. Trasformazione isocora. Teoria cinetica dei gas perfetti. Sollecitazione e deformazione dei materiali solidi. Allungamento. Flessione. Torsione. Applicazione ai materiali biologici.


ELETTROMAGNETISMO
Carica elettrica e Campo elettrostatico. Campo elettrostatico e potenziale elettrico. Corrente elettrica e leggi di Ohm. Dissipazione termica in
un conduttore. Produzione di un campo magnetico. Campi elettrici e magnetici variabili: effetti conseguenti. Il trasformatore elettrico.

 

BIOFISICA DELL’ATTIVITA’ MUSCOLARE

Attività muscolare; Forza muscolare; Accorciamento muscolare; Cinematica dell’accorciamento; Lavoro muscolare; Stimolazione muscolare e elettromiografia.

 

ANALISI DEL SALTO

Metodi di misura e analisi del moto nel salto (Dinamica diretta, Dinamica Inversa); Stima del tempo di volo;

 

ANALISI DEL CAMMINO

Terminologia e deambulazione; Equilibrio dell’articolazione dell’anca; Caratterizzazione del passo (ciclo del passo) e della corsa; Misure biomeccaniche di base; Fotogrammetria digitale e misure manuali; Cinematica articolare.

D. Scannicchio, E. Giroletti, "Elementi di fisica biomedica", (2015), Casa Editrice Edises.

R. A. Serway, J. W. Jewett, “Principi di fisica, vol.1”, 4ª edizione (2008), Casa Editrice Edises.

R. A. Serway, C. Vuille, "College physics", 10th edition (2015), Brooks Cole

Semester
First Semester (dal 03/10/2022 al 20/01/2023)

Exam type

Type of assessment

Course timetable
https://easyroom.unisalento.it/Orario

Parent teaching
PHYSICS AND ELEMENTS OF BIOMECHANICS AND MEDICAL STATISTICS (LB45)

Download teaching card (Apre una nuova finestra)(Apre una nuova finestra)