Download Física General I 2016-I - Facultad de Ciencias Biológicas

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
Universidad del Perú, Decana de América
FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE GENETICA Y BIOTECNOLOGIA
DEPARTAMENTO ACADEMICO DE FISICA
SYLLABUS
Semestre Académico: 2016-1
I. DATOS GENERALES
1.1. Nombre del Curso
1.2. Código del Curso
1.3. Número de créditos
1.4. Duración del Curso
1.5. Año de Estudios
1.6. Número de Horas
1.6.1. Teoría
1.6.2. Práctica
1.7. Pre Requisito
1.8. Profesor Responsable
: FÍSICA GENERAL-I
: BO2001
: 04 créditos
: 17 semanas
:
: 03
:
: Ninguno
:
1.8.1. Profesores de Teoría
: Lic. Raúl Gregorio Reyes Vega
1.8.2. Profesores de Práctica : Profesores del Área de Física Médica
Fac. de Ciencias Físicas. UNMSM.
1.8.3. Profesores Invitados
:
1.8.4. Asistentes de laboratorio:
1.9. Horarios y ambientes
1.9.1. Teoría
1.9.2. Seminarios
1.9.3. Laboratorio
:
:Martes; 08-11 Hrs
II. SUMILLA
Asignatura que corresponde al área de las ciencias básicas, de carácter teóricopráctico. Desarrolla conceptos fundamentales de la física para los estudiantes de la
EAP de Genética y Biotecnología, para comprender los fenómenos de la vida.
Comprende la estructura de la materia y las leyes físicas que rigen el estado de la
materia. Cinemática y dinámica de las partículas. Leyes de la termodinámica: Fluidos,
calor y principios de conservación. Mecánica de los cuerpos y movimientos
ondulatorios.
III. OBJETIVOS GENERALES Y ESPECIFICOS
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar y estimular a los estudiantes un interés efectivo por el estudio de la física
aplicada en el área de la Genética y Biotecnología, proporcionándoles los
conocimientos fundamentales sobre las leyes y principios de la física.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
 Perfeccionar en el estudiante, el desarrollo correcto de un proceso de
investigación básica y/o tecnología en el área de la física aplicada a la biología
 Desarrollar habilidad y destreza del estudiante en el manejo de instrumentación
y equipos básicos a través de la realización de experimentos en el laboratorio.
 Promover el perfeccionamiento y permanente actualización en el campo de la
acción profesional.
IV. EVALUACION
La evaluación estará orientada a comprobar que el estudiante logre avances en
sus niveles de organización de la información, afianzamiento de sus
potencialidades intelectuales de análisis, síntesis, criticidad y creatividad.
El sistema de evaluación es permanente, los exámenes serán de tipo objetivo y
resolución de problemas de aplicación práctica.
Con este fin se establecen los siguientes criterios de evaluación:
Dos exámenes parciales (teorico-practicos)
Un examen sustitutorio
Promedio de Reportes de Laboratorio
Promedio de Prácticas de Laboratorio
Promedio de Prácticas
Promedio Prácticas calificadas
Trabajo Monográfico
Promedio final del curso
Exámenes de laboratorio
: E1 y E2
: Es
: PR
: PL
: PP
: PPC
: TM
: PF
: EL1 y EL2
PF = (0.30E1 +0.30E2 + 0.40PP)
PP = (0.70PL+0.20PPC+0,10TM)
PL = (EL1 + EL2+ PR)/3
Se tomara un examen sustitutorio (todo el curso) que reemplazara a E1 o E2.
V. METODOLOGÍA
Las clases teóricas serán desarrolladas mediante exposiciones analíticas y
sistemáticas de los contenidos del Syllabus.
Los alumnos participaran en el desarrollo de ejercicios y problemas planteados.
De ser necesario las clases teóricas serán apoyadas con material visual.
Se desarrollaran monografías grupales sobre temas específicos las cuales serán
sustentadas según coordinación con el profesor.
Las clases de laboratorio serán completamente prácticas, debiendo el estudiante
desarrollar un conjunto de Prácticas de Laboratorio y elaborar el informe de cada
experiencia realizada que deberá entregar al profesor.
VI. PROGRAMACIÓN
Primera semana
Introducción y métodos cuantitativos
Introducción.- Medir. Magnitud. Unidades, Sistema Internacional de Unidades.
Magnitudes fundamentales. Magnitudes derivadas. Ecuaciones dimensionales.
Mediciones experimentales, incertidumbre de la medición. Clasificación de
incertidumbres. Análisis de datos experimentales: Graficas. Ajuste por método de
mínimos cuadrados.
BASES DE LA BIOMECANICA
Segunda semana
Análisis vectorial
Vectores.- Definición, representación geométrica: Vector y elementos de un vector,
vectores unitarios, Vectores paralelos, Componentes de un vector, operaciones con
vectores: suma, resta, producto escalar, producto vectorial. Aplicaciones a la
biomecánica. Ejercicios y problemas.
Tercera semana
Mecánica de un punto y de un cuerpo rígido
Biomecánica.- partícula. Concepto intuitivo de Fuerza, Torque de una fuerza.
Equilibrio de una partícula Concepto de cuerpo rígido. Condiciones de equilibrio de
cuerpos rígidos. Diagrama de cuerpo libre. Fuerzas ejercidas por el sistema muscular.
Centro de masa. Equilibrio y estabilidad. Palancas. Los huesos como palancas
accionadas por los músculos. Ejercicios y problemas
Cuarta semana
Cinemática
Biocinética.- Sistema de referencia. Definiciones básicas: velocidad media, velocidad
instantánea. Aceleración media. Aceleración instantánea. Movimiento rectilíneo:
uniforme: Concepto, ecuaciones de movimiento. Graficas. Movimiento rectilíneo:
uniformemente variado: Concepto y ecuaciones de movimiento. Interpretación grafica
de la posición, velocidad y aceleración. Caída libre. Salto vertical en hombre y algunos
animales. Movimiento curvilíneo. Aceleración normal y tangencial. Movimiento
bidimensional. Movimiento circular uniforme. Salto largo. Salto del canguro. Ejercicios
y problemas
Quinta semana
Dinámica
Biodinámica.- Leyes de Newton: primera ley de Newton: ley de inercia, segunda ley
de Newton: ley fundamental, Tercera ley de newton: acción y reacción. Peso. Peso
aparente. Ingravidez. Rozamiento. Dinámica del movimiento circular uniforme. Fuerza
centrípeta, fuerza normal. Velocidad de sedimentación. Efectos fisiológicos de la
aceleración; aflicciones biomecánicas. Momento lineal. Impulso Momento angular
Momento de inercia. Ejercicios y problemas.
Sexta semana
Trabajo, energía y potencia
Trabajo: concepto y energía. Trabajo mecánico, casos particulares. Unidades.
Energía cinética, Teorema trabajo-energía cinética. Fuerzas conservativas... Energía
potencial gravitatoria. Energía potencial elástica. Relación trabajo-energía potencial
Conservación de la energía. Potencia, unidades. Energía en seres vivos. velocidad
metabólica. Ejercicios y problemas.
Séptima semana
Propiedades elásticas de los sólidos
Elasticidad. Propiedades elásticas de los sólidos: Esfuerzo. Deformación. Relación
esfuerzo-deformación. Modulo de Young. Elasticidad de los músculos en reposo y en
actividad. Esfuerzo-deformación aplicada a los huesos. Resistencia a la flexión.
Flexión lateral. Diseño estructural de la naturaleza: altura critica, altura de los árboles.
Ejercicios y problemas.
Octava semana
Primer examen parcial.
FLUIDOS
Novena semana
Mecánica de fluidos ideales
Fluidos: el fluido como un continuo. Densidad de un fluido. Peso especifico. Densidad
relativa. Concepto de presión. Unidades. Variación de la presión con la profundidad,
Principio de Pascal. Prensa hidráulica. Principio de Arquímedes. Tensión Superficial,
Presión debida a la tensión superficial en una gota y burbuja esféricas. Capilaridad:
ascensión capilar de los líquidos y Fluidos. Densidad. Principio de Arquímedes.
Tensión superficial. Flujo de un fluido. Ecuación de continuidad. Ecuaciones de
Bernoulli. Presiones corporales. Viscosidad... Ley de Poiseuille. Gasto cardiaco.
Ejemplos y problemas
Decima semana
Mecánica de fluido reales, Hemodinámica
Características de un fluido ideal. Flujo de un Fluido. Caudal en una vena liquida.
Ecuación de continuidad. Ecuación de Bernoulli aplicado a un líquido ideal en estado
estacionario. Flujo de un fluido viscoso: viscosidad. La sangre. Gasto de flujo laminar
en un tubo. Ecuación de Poseuille. Gasto y velocidad media de la sangre en los vasos.
Disipación de potencia. Flujo turbulento: numero de Reynolds. Resistencia al flujo:
Resistencias en serie y paralelo... Ejemplos y problemas
CALOR Y TERMODINAMICA
Decima primera semana
Calor, temperatura Flujo de calorP
Temperatura. Temperatura y Escalas de temperatura. Comportamiento de los gases:
Teoría cinética de los gases ideales. Gases reales. Física de la respiración Calor y
termodinámica, Propiedades térmicas de la materia. Caso del agua. Capacidad
calorífica. Cambios de fase. Flujo de calor. Transmisión de calor: por conducción, por
convección, por radiación. Evaporación y Regulación de temperaturas en animales.
Ejemplos y ejercicios
Decima segunda y tercera semana
Leyes de la termodinámica, metabolismo.
Trabajo mecánico en un sistema termodinámico. Primera ley de Termodinámica.
Energía interna. Aplicaciones de Primera ley: procesos: adiabático, isocorico,
isobárico, isotérmico. Calorímetro. Segunda ley de la termodinámica: ciclo de Carnot.
Rendimiento o eficiencia térmica. Aplicaciones biológicas. Termodinámica y el
metabolismo. Transformaciones biológicas de la energía. Rendimiento de utilización
de los alimentos. Ejemplos y problemas.
OSCILACIONES Y ONDAS
Decima cuarta semana
Movimiento oscilatorio y ondas
Oscilaciones. Movimiento armónico simple. Movimientos amortiguados. Resonancia.
Movimiento ondulatorio. Ondas sobre una cuerda estirada. Ondas sinusoidales.
Superposición. Energía de una onda sinusoidal. Ondas estacionarias. Velocidad del
sonido. Intensidad. Relación entre intensidad y amplitud. Ejercicios y problemas.
Decima quinta semana
Audición y ondas acústicas: Audición
El oído y su respuesta. Sonido. Volumen del sonido. Timbre del sonido. Ruido.
Intensidad de las ondas sonoras: Nivel de intensidad del oído humano. Efecto Doppler.
Medidas de flujos mediante el efecto Doopler. Ultrasonido. Producción y propiedades.
Bases físicas de la utilización de los ultrasonidos en diagnóstico y terapia. Los
Ecógrafos. Ejemplos y problemas
Exposición de trabajos monográficos.
Decima sexta semana
Segundo examen parcial
Decima séptima semana
Examen sustitutorio
VII. BIBLIOGRAFÍA
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Tipler A. Paul, Mosca Gene, “Física para las Ciencias y la Tecnología” Volumen
1, Sexta Edición. Editorial Reverté 2011.
Raymond A. Serway,John W. Jewett, Jr. “Física para Ciencias e Ingeniería” Vol.
1, Mexico 2008.
Cromer, Alan. “Física para las ciencias de la vida” Segunda Edición. Mc GrawHill. 1977.
Kane, Joseph y Sternheim, Morton. “Física”. Segunda Edición. Editorial reverte.
Barcelona. 1992.
Cameron, John Skofronick, James. “Medical physics” John Wiley & Sons, Inc.
New York. 1978.
Frumento, A.S. “Biofísica.” Tercera edición. Mosby / Doyma Libros. Madrid.
1995.
Ortuña, Ortin Miguel. “Física para biología, medicina, veterinaria y farmacia”.
Nuevos Instrumentos Universitarios.-CRITICA (Grijalbo Mondadori S.A.).
Barcelona 1996.
Hobbie, Russell K. “Intermediate physics for medicine and biology”. Second
edition. John Wiley & Sons, Inc. New York. 1978.
Alonso, Marcelo y Finn, Edward. “Física, vol I: mecánica.” Fondo Educativo
Interamericano, S. A. México 1976.