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 I. DATOS GENERALES SYLLABUS Semestre Académico: 2015-1 1.1. Nombre del Curso : FÍSICA GENERAL I 1.2. Código del Curso : BO2001 1.3. Número de créditos : 04 créditos 1.4. Duración del Curso : 17 semanas 1.5. Año de Estudios : 1 1.6. Número de Horas 1.6.1. Teoría : 03 1.6.2. Práctica : 02 1.7. Pre Requisito : Ninguno 1.8. Profesor Responsable : 1.8.1. Profesores de Teoría : Lic. Jorge Huayta Puma 1.8.2. Profesores de Práctica : Profesores del Area de Física Medica 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 Martes de 08:00 a 11:00 hr. Aula 305 1.9.2. Seminarios 1.9.3. Laboratorio Miércoles de 16:00 a 18:00 hr. G-1 Fac. de Física Viernes de 10:00 a 12:00 hr. G-2 Fac. de Física II. SUMILLA Asignatura que corresponde al área de las ciencias básicas, de carácter teórico-práctico. 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 area de la Genetica y Biotecnologia, 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 area 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 Practicas de Laboratorio Promedio de Practicas Promedio Practicas 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 esfuerzodeformación. Modulo de Young. Elasticidad de los músculos en reposo y en actividad. Esfuerzodeformación aplicada a los huesos. Resistencia a la flexión. Flexión lateral. Diseño estructural de la naturaleza: altura critica, altura de los arboles. 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 calor 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 diagnostico y terapia. Los Ecografos. Ejemplos y problemas Exposición de trabajos monográficos. Decima sexta semana Segundo examen parcial Decima séptima semana Examen sustitutorio VII. BIBLIOGRAFÍA 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 Graw-Hill. 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.