Fizyka i biofizyka

Ogólne zapoznanie z wiedzą z fizyki i biofizyki. Rozumienie praw fizycznych i biofizycznych. Znajomość podstawowych metod pomiarów fizycznych oraz biofizycznych. Poznanie technik rozwiązywania teoretycznych problemów fizycznych i biofizycznych.

Treści programowe

A. Problematyka wykładu:Kinetyka i dynamika punktu materialnego. Pole prawitacyjne Ziemi. Ruch obrotowy bryły sztywnej. Mechanika płynów, przepływ krwi w naczyniach krwionośnych. Ruch falowy, zasada Huygensa, zasada superpozycji, interferencja, zjawisko Dopplera, fale mechaniczne, fale akustyczne, przekształcanie energii w narządzie słuchu, ultrasonografia. Kinetyczna teoria gazów, fizyka cząsteczkowa i zjawiska stochastyczne, dyfuzja, zasady termodynamiki, transport masy w układach biologicznych. Elektrostatyka: prawo Coulomba, prawo zachowania ładunku elektrycznego, pole elektryczne. Prąd elektryczny i pole magnetyczne: prawo Ohma, prawo Joule’a, przewodniki, półprzewodniki i dielektryki, prądy w elektrolitach, prawa Kirchoffa, prawo Ampera, indukcja magnetyczna, wzór Lorentza, prawo Biota-Savarta, moment magnetyczny prądu kołowego, prawo Ampera, prawo Gaussa, prawo Faradaya, diamagnetyki, paramagnetyki, ferromagnetyki, fale elektromagnetyczne, potencjał czynnoścowy na błonie aksonu. Optyka falowa i geometryczna. Elementy mechaniki kwantowej, jądro atomowe, cząstki elementarne, promieniotwórczość i jej zastosowania w biologii i medycynie. Fizyczne podstawy procesów biologicznych. Wpływ czynników fizycznych na makrocząsteczki biologiczne, komórki i organizmy.

B. Problematyka laboratorium:Badanie wahadła matematycznego. Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego. Równia pochyła. Wyznaczanie gęstości ciał stałych i cieczy. Wyznaczanie współczynników lepkości. Wyznaczanie ogniskowej soczewki. Wyznaczanie wilgotności względnej powietrza. Badanie zależności oporu elektrycznego różnych ciał stałych od temperatury. Pomiar parametrów elektrycznych skóry. Wyznaczanie ilości ciepła wydzielanego z organizmu człowieka przy oddychaniu. Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu metodą czasu przelotu. Prawo Ohma dla odcinka obwodu i obwodu zamkniętego prądu stałego. Pomiar aktywności pierwiastków gamma promieniotwórczych.

C.Problematyka konwersatorium:ruch postepowy, ruch obrotowy, zasady Newtona, siła tarcia, siła sprężystosci, siła odśrodkowa, pęd, popęd siły, moment pędu, moment siły, zasady zachowania, energia kinetyczna, energia potencjalna, siła ciężkości, moment bezwładności, lepkość, liczba Reynoldsa, przepływ turbulentny, przepływ laminarny, opór hemodynamiczny, ciecz doskonała, prawo ciągłości, prawo Bernoulli’ego, prawo Archimedesa, prędkość i ciśnienie w zdrowych i zwężonych naczyniach krwinonośnych, energia fali, absorpcja, odbicie i załamanie fal, subiektywne cechy dźwięku, natężenie, indukcja i potencjał pola, układ ładunków punktowych, dipol elektryczny, prawo Gaussa, energia pola, kondensatory, oko i szkła korekcyjne, przekształcanie energii w oku, homeostaza, transport informacji w układzie nerwowym, przekształcanie energii w komórkach, transport materii przez błony biologiczne, metody fizyczne w badaniach biologicznych.

A. Literatura wymagana do ostatecznego zaliczenia zajęć (zdania egzaminu):

A.1. wykorzystywana podczas zajęć: R. Resnick, D. Halliday. Fizyka. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.

A.2. studiowana samodzielnieprzez studenta: C. Bobrowski. Fizyka – krótki kurs. Wydawnictwo Naukowo-techniczne, Warszawa.

B. Literatura uzupełniająca

B. Biofizyka dla biologów. Praca zbiorowa pod red. M. Bryszewskiej i W. Leyko. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.

Wiedza

W1: tłumaczy podstawowe prawa i zjawiska fizyczne i biofizyczne

W2: wymienia i charakteryzuje podstawowe metody pomiarów fizycznych oraz biofizycznych

W3 wyjaśnia techniki rozwiązywania teoretycznych problemów fizycznych i biofizycznych.

Umiejętności

U1: stosuje metody teoretyczne do opisu zjawisk i procesów fizycznych i biofizyczznych

U2: analizuje i rozwiązuje samodzielnie problemy fizyczne i biofizyczne

U3: przeprowadza obserwacje oraz wykonuje w laboratorium proste pomiary fizyczne i biofizyczne

Kompetencje społeczne (postawy)

K1:rozumie znaczenie uczenia się przez całe życie oraz podnoszenia kompetencji zawodowych i osobistych

K2: pracuje zespołowo

K3:dba o bezpieczeństwo własne oraz innych osób podczas pracy; szanuje powierzony mu sprzęt

B. Formy zaliczenia:

• W - egzamin pisemny: z pytaniami otwartymi

• L - zaliczenie pisemne: sprawozdania, kolokwium cząstkowe

- sprawdzian praktyczny: wykonanie zadań laboratoryjnych

• K - zaliczenie pisemne: kolokwia cząstkowe z rozwiązywaniem problemόw

C. Podstawowe kryteria

W: wykazanie się wiedzą: do zdania egzaminu konieczne jest udzielenie poprawnych odpowiedzina co najmniej połowę zagadnień poruszonych w pytaniach;

L: - kompletność, poprawność merytoryczna oraz terminowe przedłożenie wszystkich sprawozdań

- wykazanie się wiedzą: do zdania kolokwiów cząstkowych konieczne jest udzielenie poprawnych odpowiedzi na co najmniej połowę zadanych problemόw,

- przemyślane przygotowanie stanowiska do doświadczenia, staranność wykonania procedur, czas wykonania, jakość końcowego wyniku, przestrzeganie w trakcie pracy zasad BHP

K: ustalenie oceny zaliczeniowej na podstawie ocen cząstkowych oraz aktywności na zajęciach