Universidad Nacional de Córdoba Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales Escuela de Biología Departamento de Física Carrera: Ciencias Biológicas Plan: 1990 Código de la Carrera: 261 Código de la Materia: 315-8 Régimen de cursado: Cuatrimestral Cantidad de horas semanales: 6 (seis) Cuatrimestre en que se dicta: Segundo Materia Obligatoria Correlativas: Matemáticas Años lectivos en los que se dictó con este programa: desde 1990 en adelante. FÍSICA I (CIENCIAS BIOLÓGICAS) PROGRAMA ANALÍTICO PLAN 1990 Unidad Nº 1: Introducción al estudio de la física 1.1 Los orígenes de la física. Física clásica y moderna. 1.2 La Física: su relación con otras ciencias. El método científico. 1.3 La física y la biología. Interpretación física de ejemplos biológicos. 1.4 Cantidades, magnitudes y unidades. Patrones de referencia. 1.5 El SI y el SIMELA. Unidades fundamentales y derivadas. 1.6 Prefijos y notación científica. Formación de múltiplos y submúltiplos. Ordenes de magnitud. 1.7 Trabajo práctico de laboratorio. Unidad Nº 2: Las Mediciones en el Laboratorio 2.1 El laboratorio. Generalidades. 2.2 El proceso de medición. Sistemas objeto, de medición y de comparación. Técnica de medición. 2.3 La calidad de una medición. Errores sistemáticos y accidentales. Incertezas: absoluta, relativa y porcentual. Apreciación y estimación. Cifras significativas. 2.4 La estimación previa de las incertezas. Medidas directas e indirectas. 2.5 Análisis estadístico de los resultados. Histogramas. Valor medio. Error medio cuadrático de las lecturas. Error medio cuadrático del promedio. El resultado de una medición. Representaciones gráficas. 2.6 Trabajo práctico de laboratorio.
Unidad Nº 3: Estática 3.1 Vectores. Clasificación. Operaciones con vectores. 3.2 Primera condición de equilibrio. Aplicaciones utilizando el método gráfico y el método analítico (de las componentes). 3.3 Fuerzas que equilibran el sistema. 3.4 Momento de una fuerza. Definición. 3.5 Segunda condición de equilibrio. Aplicaciones sencillas. 3.6 Momento que equilibra el sistema. 3.7 Trabajo práctico de laboratorio. Unidad Nº 4: Cinemática 4.1 Movimiento rectilíneo. Velocidad media e instantánea. Aceleración media e instantánea. 4.2 Movimiento rectilíneo uniforme (MRU). Funciones posición y velocidad. Representaciones gráficas. 4.3 Movimiento rectilíneo uniformemente variado (MRUV). Funciones posición y velocidad. Caída libre. Tiro vertical. Representaciones gráficas. 4.4 Introducción al movimiento en dos dimensiones. 4.5 Tiro oblicuo. 4.6 Trabajo práctico de laboratorio. Unidad Nº 5: Dinámica 5.1 Las leyes de Newton. Fuerzas: de fricción, a distancia, normal, elásticas. 5.2 Impulso y cantidad de movimiento. Principio de conservación. 5.3 Trabajo y energía. Energía cinética 5.4 Energía potencial. Principio de conservación de la energía mecánica 5.5 Trabajo práctico de laboratorio. Unidad Nº 6: Rotaciones 6.1 Cinemática de rotaciones. Definición de radián. Velocidad angular media e instantánea. Aceleración angular media e instantánea. 6.2 Movimientos circulares: uniforme y uniformemente variado. Aceleración centrípeta. 6.3 Relación entre velocidad lineal y angular. 6.4 Dinámica de rotaciones. Las Leyes de Newton. Momento de inercia. Cantidad de movimiento angular. 6.5 Analogía entre las expresiones de la dinámica de traslaciones y la dinámica de rotaciones. 6.6 Trabajo práctico de laboratorio. Unidad Nº 7: Hidrostática y Tensión Superficial 7.1 Densidad y presión. Definiciones. Peso específico.
7.2 Ecuación fundamental de la hidrostática. Pascal. Tubos comunicantes. Prensa hidráulica. Manómetros. 7.3 Principio de Arquímedes. Empuje. 7.4 Tensión superficial. Angulo de contacto y capilaridad. Presiones negativas. 7.5 Trabajo práctico de laboratorio. Unidad Nº 8: Hidrodinámica y Viscosidad 8.1 La ecuación de continuidad. Caudal. Régimen: estacionario y turbulento. 8.2 Teorema de Bernoulli. Consecuencias estáticas y dinámicas. Torricelli, Pascal, etc. 8.3 Viscosidad. Gradiente de velocidad. 8.4 Trabajo Práctico de Laboratorio. Unidad Nº 9: Propiedades Físicas de los Materiales 9.1 Ley de Hooke. Deformación elástica y plástica. Módulo de elasticidad. Módulo de torsión. 9.2 Su aplicación a resortes. Constante elástica. Energía potencial. 9.3 Introducción al movimiento armónico simple. 9.4 Trabajo práctico de laboratorio. Unidad Nº 10: Ondas 10.1 Movimiento armónico simple. Funciones posición, velocidad y aceleración. Amplitud, período y frecuencia. 10.2 Movimiento ondulatorio. Función de onda. Representaciones gráficas en sistemas de ejes (t,y), y (x,y). 10.3 Tipos de onda: longitudinales y transversales, mecánicas y electromagnéticas. Frecuencia, periódo, longitud de onda y velocidad de propagación. 10.4 Interferencia. Onda estacionaria. Resonancia. 10.5 Energía. Intensidad. Potencia. Polarización. 10.6 Trabajo práctico de laboratorio. Unidad Nº 11: Sonido 11.1 Naturaleza y velocidad del sonido. La velocidad del sonido en distintos medios. 11.2 Ondas sonoras estacionarias. Instrumentos musicales. 11.3 Características de las ondas sonoras. Tono, timbre e intensidad. 11.4 Espectro de frecuencias. Sonidos audibles. Ultrasonidos. 11.5 Efecto Doppler. 11.6 Emisión y recepción de sonidos en los seres vivos. 11.7 Trabajo práctico de laboratorio.
FÍSICA I (CIENCIAS BIOLÓGICAS) PROGRAMA SINTÉTICO PLAN 1990 Unidad Nº 1: Introducción al estudio de la física Unidad Nº 2: Las mediciones en el laboratorio Unidad Nº 3: Estática Unidad Nº 4: Cinemática Unidad Nº 5: Dinámica Unidad Nº 6: Rotaciones Unidad Nº 7: Hidrostática y tensión superficial Unidad Nº 8: Hidrodinámica y viscosidad Unidad Nº 9: Propiedades físicas de los materiales Unidad Nº 10: Ondas Unidad Nº 11: Sonido OBJETIVOS ESPECÍFICOS Y ALCANCES DE LOS CONTENIDOS Unidad Nº 1. Al finalizar esta unidad los alumnos deben ser capaces de: 1.1 Reconocer la importancia de la física para su formación. 1.2 Interpretar adecuadamente el método científico. 1.3 Reconocer la necesidad de manejar conceptos físicos para interpretar estructuras y procesos biológicos. 1.4 Utilizar los conceptos de cantidad, magnitud y unidades. 1.5 Trabajar con el Sistema Métrico Legal Argentino. 1.6 Utilizar en sus cálculos prefijos y notación científica. 1.7 Plantear hipótesis, predicciones y experimentos de comprobación. Unidad Nº 2. Al finalizar esta unidad los alumnos deben ser capaces de: 2.1 Reconocer mediante el análisis de los errores asociados, la calidad de una medición. 2.2 Aplicar adecuadamente la teoría de la estimación previa de las incertezas. 2.3 Utilizar el cálculo estadístico para analizar los resultados obtenidos en el laboratorio. 2.4 Escribir correctamente el resultado de una medición. Unidad Nº 3. Al finalizar esta unidad los alumnos deben ser capaces de: 2.1 Reconocer la diferencia entre magnitudes escalares y vectoriales. 2.2 Operar con vectores. 2.3 Aplicar las condiciones de equilibrio. 2.4 Calcular la fuerza equilibrante y el momento equilibrante, de un sistema de fuerzas. 2.5 Representar gráficamente una fuerza. 2.6 Calcular el momento de una fuerza.
Unidad Nº 4. Al finalizar esta unidad los alumnos deben ser capaces de: 4.1 Reconocer un MRU y un MRUV en representaciones gráficas realizadas en sistemas de ejes (t,x) y (t,v). 4.2 Utilizar adecuadamente los conceptos de velocidad media e instantánea. 4.3 Lo mismo para aceleración media e instantánea. 4.4 Resolver problemas utilizando las funciones posición y velocidad correspondiente a un MRU y a un MRUV. 4.5 Aplicar los conceptos básicos de la cinemática, al salto vertical de los seres vivos. Unidad Nº 5. Al finalizar esta unidad los alumnos deben ser capaces de: 5.1 Aplicar las Leyes de Newton en la resolución de problemas. 5.2 Utilizar los conceptos de impulso y cantidad de movimiento en la resolución de problemas. 5.3 Calcular impulsos utilizando representaciones gráficas. 5.4 Determinar el trabajo que desarrolla una fuerza. 5.5 Aplicar el teorema del trabajo y la energía. 5.6 Utilizar los conceptos de energía potencial y cinética en la resolución de problemas. 5.7 Resolver problemas utilizando los principios de conservación. Unidad Nº 6. Al finalizar esta unidad los alumnos deben ser capaces de: 6.1 Reconocer los parámetros que permiten describir un movimiento circular. 6.2 Establecer las analogías existentes entre las ecuaciones correspondientes a la cinemática de traslación y de rotación. 6.3 Utilizar conceptos básicos de dinámica de rotaciones, tales como momento de inercia, conservación del momento angular y energía cinética de rotación, en la resolución de problemas. 6.4 Plantear las analogías existentes entre los conceptos y ecuaciones correspondientes a la dinámica de traslación y de rotación. 6.5 Relacionar magnitudes lineales y angulares. Unidad Nº 7. Al finalizar esta unidad los alumnos deben ser capaces de: 7.1 Establecer equivalencia entre los conceptos de densidad y masa, y presión y fuerza mecánica, en los fluídos. 7.2 Reconocer el papel de la presión hidrostática como mecanismo de sostén de tejidos en organismos vegetales y animales. 7.3 Aplicar el Principio de Arquímedes en la resolución de problemas. 7.4 Utilizar el concepto de tensión superficial en casos de interés biológico. 7.5 Interpretar el concepto de presión negativa y su papel en el ascenso de la savia en los árboles. Unidad Nº 8. Al finalizar esta unidad los alumnos deben ser capaces de:
8.1 Utilizar la ecuación de continuidad en relación con el flujo sanguíneo en los sistemas circulatorios. 8.2 Interpretar adecuadamente la ecuación de Bernoulli. 8.3 Aplicar el concepto de viscosidad en casos de interés biológico. Unidad Nº 9. Al finalizar esta unidad los alumnos deben ser capaces de: 9.1 Reconocer y diferenciar zonas de deformación elástica y plástica. 9.2 Aplicar adecuadamente el concepto de módulo de elasticidad en la resolución de problemas. 9.3 Abordar sin dificultad problemas que incluyan resortes. 9.4 Reconocer las dificultades que ofrecen los modelos de escala más simples. Unidad nº 10. Al finalizar esta unidad los alumnos deben ser capaces de: 10.1 Interpretar las características más importantes del movimiento armónico simple (MAS). 10.2 Representar gráficamente un MAS, en un sistema de ejes coordenados (t,x). 10.3 Utilizar los conceptos y definiciones de amplitud, ciclo, período, frecuencia y frecuencia angular, en la resolución de problemas. 10.4 Diferenciar tipos de ondas: longitudinales, transversales, mecánicas y electromagnéticas. 10.5 Utilizar adecuadamente los conceptos de energía e intensidad de una onda viajera. 10.6 Determinar las características de la onda estacionaria que se establece en distintos sistemas. Unidad nº 11. Al finalizar esta unidad los alumnos deben ser capaces de: 11.1 Interpretar adecuadamente el fenómeno de las ondas sonoras. 11.2 Utilizar las condiciones de contorno de los sistemas sonoros, para determinar el tipo de resonancia que se establece en los mismos. 11.3 Describir adecuadamente el espectro de frecuencias. 11.4 Reconocer la diferencia entre timbre, tono e intensidad. 11.5 Aplicar el fenómeno de ondas estacionarias al estudio de los órganos de emisión y recepción de sonidos, en los seres vivos. 11.6 Mencionar las aplicaciones biológicas más importantes de los ultrasonidos. TEMAS PARA TRABAJOS DE APLICACIÓN * La investigación científica. * La aceleración en un plano inclinado. * Conservación de la energía. * Fuerza de cohesión en líquidos. * El Principio de Arquímedes * Fluidos reales. * Resonancia sonora en tubos.