Plano de Ensino
Disciplina: FIS105 - FÍSICA APLICADA À BIOCIÊNCIAS
Horas Aula: 4
Departamento: DEPTO DE FISICA /ICE
Ementa
Noções básicas sobre ondas eletromagnéticas; luz, visão e algumas aplicações de ondas eletromagnéticas em biologia; interferência e difração; campo magnético e elétrico em biologia; a física da audição; alguns aspectos físicos da respiração e circulação; estudo da célula do ponto de vista da física; física atômica e nuclear e suas aplicações à biologia.
Conteúdo
1 - Revisão de conceitos de mecânica e termodinâmica
a) Noções sobre movimento uni-dimensional e tri-dimensional;
b) Energias Cinética e Potencial;
c) Trabalho e energia;
d) Forças conservativas e dissipativas;
e) Transformações da energia;
f) Energia térmica e movimento Browniano;
g) Calor e Primeira Lei da Termodinâmica;
h) Processos de transformações de energia bioquímicas.
2- A física da audição e da fala
a) Ondas mecânicas e descrição matemática de onda;
b) Princípio da Superposição e Teorema de Fourier;
c) Ondas Estacionárias e modos normais;
d) Batimento;
e) Reflexão, refração absorção e ecos;
f) Interferência, difração e ressonância;
g) Ouvido humano;
h) Audição de alguns animais;
i) Fonação;
j) Infrassom e ultrassom;
k) Ultrassom, com efeito, Doppler;
l) ultrassom cleaners.
3- Noções básicas sobre ondas eletromagnéticas
a) Descrição matemática de uma onda;
b) Descrição de uma onda plana;
c) Ondas escalares e vetoriais;
d) Ondas eletromagnéticas;
e) Espectro eletromagnético;
f) Índice de refração, dispersão, Lei de Lambert-Beer;
g) Polarização, plarímetro, Lei de Malus;
h) Taxa de absorção específica;
i) Princípio de funcionamento de laser e suas principais características e algumas aplicações.
4- Luz, visão e algumas aplicações de ondas eletromagnéticas em biologia
a) A natureza da luz e ilusão visual;
b) Olho humano e de alguns insetos;
c) As cores;
d) Fotografia;
e) Noções de microscopia;
f) Oxímetro;
g) Pinça óptica;
h) Espectrômetro, absorbância, turbidez e espalhamento e sua aplicação na biologia.
5- Interferência e difração
a) Experiência de Young e sua descrição matemática;
b) Descrição qualitativa da interferência em película delgada;
c) Interferômetro e sua aplicação em biologia;
d) Interferência de N fontes;
e) Descrição qualitativa dos efeitos da difração;
f) Rede de difração;
g) Holografia.
6- Alguns aspectos físicos da respiração e circulação
a) Introdução às propriedades dos fluidos;
b) Pressão
c) Noções de hidrodinâmica;
d) Viscosidade;
e) Número de Reynolds;
f) Embolia gasosa;
g) Introdução à respiração e fatores que influenciam o sistema respiratório;
h) Propriedades químicas e físicas do sangue;
i) O sistema circulatório do ser humano.
7- Estudo da célula do ponto de vista da física
a) Tipos e ligações químicas: ligação iônica, covalente, ponde de hidrogênio e Van Der Walls;
b) Algumas propriedades macroscópicas da água: tensão superficial, viscosidade, capilaridade, calor de vaporização, calor específico;
c) Algumas propriedades microscópicas da água: raio iônico e raio de hidratação;
d) Difusão;
e) Potencial químico e osmose;
f) Função renal;
g) Potencial de membrana;
h) Contração muscular.
8- Física atômica e nuclear e suas aplicações à biologia
a) Radiação de corpo negro;
b) Eleito fotoelétrico;
c) Efeito Compton;
d) Modelo atômico;
e) Relação entre massa e energia;
f) Estrutura do núcleo;
g) Mecanismo da desintegração nuclear- radiatividade;
h) Contador Geiger;
i) Proteção radioativa;
j) Algumas aplicações da radioatividade em biologia.
Bibliografia
ALBERTS, B. et al. Biologia Molecular da Célula. 4ª ed. Porto Alegre: Editora Artmed. 2004.
BATSCHELET, E. Introdução à Matemática para Biocientistas. EDUSP, SP, 1978.
DURAN, J. E. R. Biofísica Fundamentos e aplicações, São Paulo: Prentice Hall, 2003.
OKUNO, E. et al. Física para Ciências Biológicas e Biomédicas. São Paulo: Harbra, 1992.
WEISS, F.T. Celular Biophysics. Vol. 1, Transport. MIT Press. Massachusets: Cambridge,1996.
Para o sistema de ERE:
Bibliografia de Livros Disponíveis na Biblioteca Virtual da UFJF e notas de aula:
Biofísica Essencial – Carlos Alberto Mourão Jr.
Desvendando a Física do Corpo Humano: Biomecânica. Emico Okuno.
Física das radiações – Emico Okuno.
Notas de aula da professora Zélia Maria da Costa Ludwig.
Textos complementares de artigos, links da internet.
Bibliografia(continuação)
Não informado
Bibliografia complementar
GUYTON, A.C. Tratado de Fisiologia Médica. Editora Guanabara Koogan.
SEARS, ZEMANSKY & YOUNG. Física. Vol. 3. 3ª ed.. São Paulo: Addison Wesley, 2006.
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