UNIVERSIDAD NACIONAL DE FORMOSA FACULTAD DE HUMANIDADES PROFESORADO DE QUIMICA ASIGNATURA: FÍSICA GENERAL Y BIOLÓGICA CURSO: 2° Año Régimen: Anual CICLO LECTIVO: 2004 PROFESORES: TITULAR: Ing. Cristina M. Berretta de Monti ADJUNTO: Profesor Fabián Gómez FUNDAMENTOS: Esta asignatura comprende el estudio y análisis de los conceptos fundamentales de la Física abarcando desde la física clásica newtoniana hasta la física moderna, incluyendo temas de mecánica de las partículas y de los sistemas de partículas, calor, termodinámica, electricidad, magnetismo, ondas, óptica, sonido, radiactividad, con aplicación a los sistemas físicos cotidianos, tecnológicos y a los sistemas biológicos. OBJETIVOS: El desarrollo de los contenidos posibilitará al alumno la comprensión cualitativa y cuantitativa de los fenómenos naturales y las leyes que los rigen, visualizando su aplicación en muchos de los mecanismos de funcionamiento de los seres vivos, en diversas actividades de la vida cotidiana y en los procesos tecnológicos. A través de estos conceptos se pretende desarrollar actitudes y aptitudes para lograr una formación científica- tecnológica sólida que permita el abordaje con éxito de los contenidos de los procesos químicos. DESARROLLO: En la primera parte se desarrollan conceptos fundamentales de mecánica clásica, siendo de aplicación en biomecánica el movimiento y las configuraciones estáticas de conjuntos de músculos y huesos, por un lado y las implicaciones energéticas generales de su funcionamiento. En termodinámica se consideran con mayor interés los problemas relacionados con la temperatura, la transmisión del calor corporal y el metabolismo, así como el transporte de calor a través de medios materiales. Se abordan además conceptos básicos de electricidad y magnetismo considerando que la interacción electromagnética determina las propiedades de la materia a nivel atómico y celular. En el estudio de las ondas se dedica particular atención a las ondas sonoras estacionarias, en óptica se analizan los fenómenos relacionados con la radiación electromagnética, finalizando con nociones sobre radiactividad, intentando llegar a una visión afinada y concreta de muchos fenómenos relacionados con la vida. Se considera fundamental la participación activa del alumno en el desarrollo de la asignatura, para lo cual se recurrirá permanentemente a las aplicaciones prácticas cotidianas derivadas de los conceptos científicos, su aplicación a fenómenos biológicos propiciando discusiones sobre los temas tratados. ACTIVIDADES: Comprenden el desarrollo teórico de la asignatura con aplicaciones prácticas y resolución de ejercicios y trabajos de laboratorio, siendo de asistencia obligatoria, exigiéndose un 80% de asistencia a las mismas. Se exigirá además la presentación de informes de los trabajos prácticos realizados. El régimen de promoción de la asignatura consiste en dos evaluaciones parciales, cada una con su correspondiente recuperatorio, debiéndose aprobar el 60% de los contenidos como condición para obtener la regularidad, más un examen final teórico para obtener la promoción. UNIVERSIDAD NACIONAL DE FORMOSA FACULTAD DE HUMANIDADES PROFESORADO EN QUÍMICA FÍSICA GENERAL Y BIOLÓGICA AÑO 2004 TEMA 1: LA FÍSICA COMO CIENCIA NATURAL. La naturaleza del experimento. Los modelos y la teoría física. El Modelo cartesiano del espacio y del tiempo. Sistema de unidades. El origen del sistema métrico. El Sistema Internacional de Unidades (S.I:). El Sistema Métrico Legal Argentino (SIMELA). Unidades fundamentales: metro, kilogramo, segundo. Unidades derivadas. Magnitudes físicas: escalares y vectoriales. Vectores: operaciones con vectores. Concepto de errores. Clasificación. Errores absolutos y relativos TEMA 2: CINEMÁTICA. Concepto de movimiento. Elementos del movimiento: móvil, sistema de referencia, trayectoria. Magnitudes cinemáticas del movimiento: Vector posición. Vector Desplazamiento. Espacio recorrido. Velocidad. Aceleración. Tipos de movimientos. Cinemática de algunos movimientos. Movimiento rectilíneo uniforme. Movimiento rectilíneo variado. Movimiento circular uniforme. Movimiento circular uniformemente variado. Movimiento de proyectiles: tiro vertical, caída libre, tiro oblicuo. Leyes y gráficos. TEMA 3: DINÁMICA DE LAS PARTÍCULAS- Mecánica clásica- Concepto de fuerzas: su representación. Sistema de fuerzas. Resultante de un sistema de fuerzas. Equilibrante. Principio de inercia o Primera ley de Newton- Segunda ley de Newton o Ley de masas. Principio de acción y reacción o tercera ley de newton – Peso y masa. Ley de la gravitación universal. Valor de la gravedad “g”. Masa de la tierra. Las mareas y la atracción gravitatoria. El origen de la fuerza en los animales. TEMA 4: APLICACIONES DE LAS LEYES DE NEWTON. Equilibrio bajo la acción de fuerzas concurrentes. Estructuras sencillas. Momento de una fuerza o torque. Sólido rígido. Equilibrio de un cuerpo rígido bajo la acción de fuerzas coplanares. Fuerzas de fricción o de rozamiento. Leyes del rozamiento. Cuerpos apoyados en superficies. Cuerpos enlazados. Fuerzas en el movimiento curvilíneo y circular. Fuerza centrípeta y centrífuga. Aplicaciones. Dinámica rotacional. Concepto de Momento de inercia respecto de un eje. Ecuación fundamental de la dinámica de rotación. Biomecánica TEMA 5- PRINCIPIOS DE CONSERVACIÓN: Concepto de trabajo. Trabajo y energía. Tipos de energía. Energía potencial elástica y gravitatoria. Energía cinética. Potencia Fuerzas conservativas y no conservativas. Principio de conservación de la energía mecánica.. Impulso y Cantidad de movimiento. Choques elásticos e inelásticos. Conservación de la cantidad de movimiento. Aplicaciones. Momento cinético. Principio de conservación del momento cinético. La transformación de energía en los seres vivos. TEMA 6: ELASTICIDAD: Deformación elástica. Esfuerzo o tensión: de tracción y de compresión. Ley de Hooke. Módulo de Young y coeficiente de Poisson. Flexión. Esfuerzos tangenciales. Esfuerzos de torsión. Tamaño, formas y vida. .Análisis dimensional . Leyes de escala . TEMA 7: MECÁNICA DE FLUIDOS. Propiedades de los fluidos. Densidad. Viscosidad. Presión. Fluidos en equilibrio. Equilibrio hidrostático. Presión atmosférica. Presión hidrostática. Barómetro. Manómetro. Presión arterial. Principio de Pascal. Principio de Arquímedes. Flotación. Tensión superficial. Hidrodinámica. Fluidos en movimiento. La ecuación de continuidad. La ley de Bernoulli. Aplicaciones. Movimiento de fluidos viscosos a través de tubos. Ley de Poiseuille. Membranas biológicas. TEMA 8:. CALOR Y TEMPERATURA. El calor como forma de energía. Temperatura, Escalas termométricas. La temperatura y la estructura de la materia. La temperatura y los seres vivos. El Principio cero de la termodinámica. Equivalencia entre energía y calor. Calorimetría. Capacidad calórica. Calor específico. Calor latente. El valor calórico de los alimentos. Dilatación térmica: dilatación lineal, superficial y volumétrica. Dilatación de líquidos. La dilatación del agua y la vida acuática. Dilatación de gases. Transmisión de calor. Gradiente de temperatura. Conducción a través de paredes planas y de conductos. Resistencia térmica. Convección y radiación. La transmisión de calor en los seres vivos. Sensación térmica TEMA 9: TERMODINÁMICA. Sistemas termodinámicos. Calor y Trabajo. Equivalente mecánico del calor. Primera ley de la Termodinámica. Trabajo efectuado por un gas ideal. El diagrama P-V. Representación de procesos: a volumen constante, a Presión constante, a Temperatura constante. Procesos adiabáticos y politrópicos. Segunda ley de la termodinámica. Entropía. La segunda ley en Biología. Gases ideales y reales. Teoría cinética de los gases. El organismo humano como máquina térmica. Necesidades energéticas de los seres vivos. Equilibrio energético. Metabolismo. La termodinámica y la preservación del medio ambiente. TEMA 10: MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE: Movimiento armónico simple y movimiento circular. Movimiento oscilatorio. Ecuaciones en el M.A.S. El péndulo simple. Oscilaciones amortiguadas. Movimiento oscilatorio forzado. Resonancia. Oscilaciones periódicas. Ondas. Propagación. Ondas transversales y longitudinales. Superposición de ondas. Onda estacionaria. TEMA 11: ONDAS Y ACÚSTICA: Ondas sonoras. Velocidad del sonido. Ondas sonoras estacionarias. Intensidad de las ondas sonoras. Escala decibélica. Tono y timbre. La audición y el oido.. Reflexión, refracción y difracción de ondas sonoras. El sonido y su aplicación en la medicina: Ultrasonidos. Efecto Doppler. Ondas de choque. Ecolocalización. TEMA 12: ELECTRICIDAD Ley de Coulomb. Potencial eléctrico. Dipolos eléctricos. Condensadores. Circuitos eléctricos. Ley de Ohm. Descarga de un condensador. Ley de Kirchoff. Los movimientos musculares y las cargas eléctricas. Circuitos eléctricos equivalentes de las Membranas. Transporte de iones a través de las membranas. Aplicación en la medicina: Electrocardiograma. Electrocardiógrafo. Marcapasos. Electroencefalograma TEMA 13:. MAGNETISMO: Fuerza magnética sobre una partícula. Ley de Lorentz. Campo magnético producido por una corriente eléctrica. Ley de Laplace. Inducción magnética. Ley de Faraday. Autoinducción. TEMA 14: OPTICA: Naturaleza de la luz. Indice de refracción. Principio de Huygens. Interferencia. Experimento de Young. Difracción. Experimento de Fraunhofer. Reflexión y refracción. Reflexión total. Difracción de la luz. Fibras ópticas. Dispersión de la luz. Interferencias en películas delgadas. Polarización de la luz. Imágenes por reflexión en un espejo. Imágenes formadas por refracción. Lentes delgadas. El ojo y los defectos visuales. Instrumentos ópticos: los telescopios y el microscopio. TEMA 15: RADIACTIVIDAD: relación de DeBroglie. Fisión y Fusión. Radiactividad alfa, beta y gama. Desintegración natural. Transformaciones radiactivas. Dosimetría física y biológica. Aplicación en medicina y en la industria alimentaria. Efectos biológicos de las radiaciones ionizantes. BIBLIOGRAFÍA: ROBERT RESNICK, DAVID HALLIDAY. FÍSICA Parte I y II- Edit. Continental FRANCIS SEARS- MECÁNICA, CALOR Y SONIDO- FUNDAMENTOS DE FÍSICAEdit. Aguilar. TIPLER PAUL: FÌSICA PARA LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÌA, Volumen 1, editorial Reverté, Edición 2001 SUSAN LEA, JOHN BURKE- FÍSICA: LA NATURALEZA DE LAS COSAS – Internacional Thompson Editores. Edición 1999. MIRABENT, RABAGLIATI - FÍSICA PARA CIENCIAS DE LA VIDA. APUNTES DE CÁTEDRA.