Οι πρόσφατες ανακαλύψεις και πρόοδοι στις φυσικές επιστήμες και οι ευρείες εφαρμογές τους στα άλλα πεδία σημαίνουν ότι σήμερα οι βιολόγοι, οι γιατροί και οι εμβιομηχανικοί επιστήμονες εργάζονται όλοι με συσκευές υψηλής τεχνολογίας και, έτσι, είναι αναγκασμένοι να γνωρίζουν αρκετά καλά αυτές, τις νέες φυσικές επιτεύξεις. Για τον σκοπό αυτόν, πολλά βιβλία που προορίζονται για φοιτητές των ιατρικών σπουδών έχουν γραφεί και όλα προσπαθούν να εξηγήσουν με έναν απλό τρόπο τις αρχές στις οποίες βασίζεται η λειτουργία αυτών των συσκευών, καθώς επίσης τις πιο κοινές αρχές των φυσικών επιστημών. Η εφαρμογή των φυσικών μεθόδων στις ιατρικές επιστήμες και η εισαγωγή των νέων τεχνικών γίνονται με τόσο ταχύ ρυθμό που, όσα και να λεχθούν σήμερα, σε λίγα χρόνια θα είναι εκτός σημερινής εξέλιξης.
Προς τον σκοπό αυτό, σε αυτό το βιβλίο θα επιχειρηθούν δύο πράγματα. Στην πρώτη περίπτωση θα δοθεί μια ευρεία θεμελίωση για κατανόηση στο παρόν και στο μέλλον, εξηγώντας τις πιο βασικές ιδέες της Φυσικής, και μετά θα εξηγηθεί πώς αυτές οι ιδέες εφαρμόστηκαν και θα εφαρμοστούν στις βιοϊατρικές επιστήμες.
Το παρόν αποτελεί μέρος μιας σειράς βιβλίων με θέμα την Ιατρική Φυσική, τη Χρήση των Νευρωνικών Μοντέλων για την Κατανόηση της Δομής και Λειτουργίας του Εγκεφάλου, την Ιατρική Φυσική και Ακτινοφυσική και τη Βιοφυσική της Μνήμης. Μέσα από τις σελίδες τους υπογραμμίζεται η σχέση της Φυσικής με την Ιατρική και η πρακτική εφαρμογή των κανόνων και των αρχών της προς όφελος του ανθρώπου στη διάγνωση και στην αντιμετώπιση παθολογικών καταστάσεων.

Περιεχόμενα
Βιβλιογραφία xii
Πρόλογος xiii
1. Μέθοδοι της Φυσικής 1
1.1 Εισαγωγή 1
1.2 Μονάδες και διαστάσεις 2
1.3 Πρότυπα 3
1.3.1 Πρότυπη μονάδα μήκους 3
1.3.2 Πρότυπη μονάδα μάζας 5
1.3.3 Πρότυπη μονάδα χρόνου 5
2. Βασικά μαθηματικά για την κατανόηση των αρχών της Φυσικής 7
2.1 Διαφορικός λογισμός 7
2.1.1 Όρια και παράγωγοι 7
2.1.2 Ιδιότητες των παραγώγων 9
2.1.3 Κανόνας της αλυσιδωτής παραγώγισης 11
2.1.4 Παράγωγοι τριγωνομετρικών συναρτήσεων 11
2.1.5 Εκθετικές συναρτήσεις και παράγωγοι τους 12
2.1.6 Λογαριθμικές συναρτήσεις και οι παραγωγοί τους 15
2.1.7 Φυσικοί λογάριθμοι 15
2.2 Ολοκληρωτικός λογισμός 17
2.2.1 Αόριστα ολοκληρώματα 17
2.2.2 Ορισμένα ολοκληρώματα 19
2.2.3 Θεμελιώδες θεώρημα του ολοκληρωτικού λογισμού 22
2.3 Διανύσματα 26
2.3.1 Άθροιση διανυσμάτων (γεωμετρική μέθοδος) 27
2.3.2 Μεταθετική ιδιότητα διανυσμάτων 27
2.3.3 Προσετσιριστική ιδιότητα διανυσμάτων 28
2.3.4 Αφαίρεση διανυσμάτων 28
2.3.5 Ανάλυση και άθροιση διανυσμάτων 28
2.3.6 Πολλαπλασιασμός διανυσμάτων 33
3 Κινηματική 37
3.1 Κίνηση σε μια διάσταση 37
3.2 Επιτάχυνση 41
3.3 Κίνηση σε μια διάσταση Μεταβλητή επιτάχυνση 42
3.3.1 Κίνηση σε μια διάσταση με σταθερή επιτάχυνση 44
3.4 Σχέση της κινηματικής που μελετήσαμε με τις ιατρικές και βιολογικές επιστήμες 47
4 Δυναμική 59
4.1 Ορισμός δύναμης 59
4.2 Νόμοι του Νεύτωνα 59
4.2.1 Πρώτος νόμος του Νεύτωνα 59
4.2.2 Δεύτερος νόμος του Νεύτωνα 60
4.2.3 Τρίτος νόμος του Νεύτωνα 61
4.3 Δυναμική σωμάτων 62
4.3.1 Δυνάμεις τριβής 62
4.3.2 Η σημασία της δύναμης τριβής 63
4.4 Επίδραση της επιτάχυνσης στους ανθρώπους 67
5 Ενέργεια και έργο 71
5.1 Σταθερή ταχύτητα 71
5.2 Έργο μεταβλητής δύναμης 72
5.3 Έργο που γίνεται με μεταβλητή δύναμη (δύο διαστάσεις) 75
5.4 Κινητική ενέργεια και το θεώρημα έργου ενέργειας 76
5.5 Διατήρηση ενέργειας 78
5.6 Συντηρητικές και μη συντηρητικές δυνάμεις 78
5.7 Δυναμική ενέργεια 82
6 Ορμή 85
6.1 Γραμμική ορμή ενός σωματιδίου 85
6.2 Γραμμική ορμή ενός συστήματος σωματιδίων 85
6.3 Διατήρηση της γραμμικής ορμής 85
6.4 Ώση και ορμή 87
6.5 Διατήρηση της ορμής κατά τις κρούσεις 87
6.6 Κρούση σε μια διάσταση 88
6.7 0 Βαλλιστοκαρδιογράφος (Ballistocardiograph) 90
7 Περιστροφική κίνηση 93
7.1 Κινηματική της περιστροφικής κίνησης 93
7.1.1 Γωνιακή ταχύτητα 93
7.1.2 Γωνιακή επιτάχυνση 94
7.1.3 Περιστροφή με σταθερή γωνιακή επιτάχυνση 95
7.1.4 Σχέση μεταξύ γωνιακής γραμμικής ταχύτητας και επιτάχυνσης 96
7.2 Δυναμική της περιστροφικής κίνησης 97
7.2.1 Ροπή σε ένα σωματίδιο 97
7.2.2 Στροφορμή 99
7.2.3 Σύστημα πολλών σωματιδίων 101
7.3 Κινητική ενέργεια της περιστροφικής κίνησης και στροφική αδράνεια 101
7.4 To θεώρημα του παράλληλου άξονα 103
7.5 Ενέργεια και ισχύς στην περιστροφική κίνηση 104
7.6 Συνδυασμός μεταφορικής και περιστροφικής κίνησης 110
7.7 Διατήρηση της στροφορμής 112
8 Ισορροπία 117
8.1 Ισορροπία στερεού σώματος 117
8.2 Κέντρο βαρύτητας 119
8.3 Συνθήκες ισορροπίας για το ανθρώπινο σώμα 124
8.4 Ισορροπία του ανθρώπινου σώματος υπό την επίδραση εξωτερικών δυνάμεων 125
8.5 Σκελετικοί μυς 128
8.6 Μοχλοί 130
9 Ταλαντώσεις 143
9.1 Περιοδικές κινήσεις 143
9.2 Απλή αρμονική κίνηση 144
9.3 Ταλαντώσεις 151
9.3.1 Ενέργεια στην απλή αρμονική κίνηση 152
9.4 Απλό εκκρεμές 154
9.5 Στρεπτικό εκκρεμές 156
9.6 Το φυσικό εκκρεμές 158
9.7 Σχέση μεταξύ απλής αρμονικής κίνησης και ομοιόμορφης κυκλικής κίνησης 160
9.8 Συνδυασμός αρμονικών κινήσεων 163
9.9 Παράδειγμα αρμονικών ταλαντώσεων 164
9.10 Συμβολή και στάσιμα κύματα 166
9.11 Το φαινόμενο Doppler 170
9.12 Υπέρηχοι 172
10 Υδροστατική ιδιότητες υγρών 175
10.1 Εισαγωγή 175
10.2 Πίεση 176
10.3 Μέτρηση της πίεσης 179
10.3.1 Άνωση και αρχή του Αρχιμήδη 183
10.4 Η ροή των ιδανικών υγρών 185
10.5 Ιξώδες και η ροή πραγματικών υγρών 190
10.6 Ώσμωση και διάχυση 195
10.7 Ώσμωση 197
10.8 Επιφανειακή τάση 202
11 Ηλεκτρισμός 205
11.1 Ηλεκτρικό φορτίο 205
11.2 Η θεωρία του ηλεκτρονίου και η δομή του ατόμου 207
11.3 Αγωγοί και μονωτές 207
11.4 Δυνάμεις μεταξύ ηλεκτρικών φορτίων. Νόμος του Coulomb 208
11.5 Ηλεκτρικό πεδίο 209
11.6 Ενέργεια στο ηλεκτρικό πεδίο και δυναμικό 209
11.7 Οι πυκνωτές και η χρήση τους 211
11.8 Ηλεκτρικό ρεύμα 213
11.8.1 Αντίσταση ειδική αντίσταση και αγωγιμότητα 214
11.9 Νόμος του Ohm 215
11.10 Ενέργεια που μεταφέρεται σ’ ένα ηλεκτρικό κύκλωμα 217
11.11 Ηλεκτρεγερτικη δύναμη (ΗΕΔ) και ηλεκτρικά κυκλώματα 218
11.12 Κανόνες του Kirchoff σε ηλεκτρικά κυκλώματα 219
11.13 Αντιστάσεις σε σειρά και παράλληλα 223
11.14 Μέτρηση ρευμάτων και διαφοράς δυναμικού 224
11.15 Η γέφυρα Wheatstone 225
11.16 Ποτενσιόμετρο 225
11.17. Εφαρμογές από το νευρικό σύστημα 228
11.17α Τι είναι νευρώνας και ποια τα κύρια μέρη του 229
11.17β Ηλεκτρικές ιδιότητες των νευρώνων 233
11.17γ. Ο άξονας του νευρώνα ως ηλεκτρικό καλώδιο και ανάλυση του κυκλώματος του 236
11.17δ. Διάδοση του δυναμικού δράσης 242
11.17ε. Ηλεκτρισμός στα οστά 243
11.18 Ηλεκτρική τεχνολογία για την έρευνα στις Ιατρικές και βιολογικές επιστήμες 244
11.19 Διαγνωστικές συσκευές 246
α. Ηλεκτροκαρδιογράφος 247
β. Ηλεκτροεγκεφαλογράφος 248
γ. Βιομαγνητόμετρο SQUID 249
11.20 Βιολογικές επιδράσεις του ηλεκτρισμού 251
12 Ατομική φυσική 257
Εισαγωγή 257
12.1 Ηλεκτρομαγνητικό Φάσμα 257
12.2 Κβαντομηχανική θεωρία του φωτός 259
12.3 Κυματικές ιδιότητες της ύλης και ηλεκτρονικό μικροσκόπιο 261
12.4 Κβαντική Θεωρία του ατόμου 264
12.5 Αλληλεπίδραση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων με την ύλη 271
12.6 Κλινικές εφαρμογές των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων 275
12.7 Ραδιοσυχνότητες και μικροκυματική ακτινοβολία 278
12.8 Υπέρυθρος ακτινοβολία 279
12.9 Υπεριώδης ακτινοβολία 281
12.10 Ακτίνες Χ 282
12.11 Ιατρικές εικόνες με CT και NMR SCANS 285
12.12 Laser και εφαρμογές τους 289
12.13 Ολογραφία: εικόνες τριών διαστάσεων 294
13 Πυρηνική φυσική 299
13.1 Η φύση του πυρήνα του ατόμου 299
13.2 Οι τρεις βασικοί τύποι ραδιενέργειας 302
13.2α Ακτινοβολία α 303
13.2β Ακτινοβολία β 303
13.2γ Ακτινοβολία γ 303
13.3 Ραδιενεργός διάσπαση και χρόνος υποδιπλασιασμού 305
13.4 Ιατρικά ραδιοϊσότοπα 311
13.5 Πώς προσλαμβάνουμε την ακτινοβολία 314
13.6 Η επίδραση των ιονιζουσών ακτινοβολιών στην βιολογική ύλη 317
13.7 Μέτρηση ακτινοβολιών 320
13.8 Πώς να ελαττώσουμε την έκθεση στην ακτινοβολία 323
13.9 Θεραπεία με ακτινοβολία 325
13.10 Η διαγνωστική χρήση των ραδιοϊσοτόπων 329
13.11 Τομογραφία με εκπομπή ποζιτρονίων 332
13.12 Πυρηνική ενέργεια 333