Presentación del grupo 5014 - 2011-1.

Física

Roberto Álvarez

curso.roberto.alvarez@gmail.com

Francisco Nettel

fnettel@nucleares.unam.mx

Alejandro González

1. Introducción

1.1 Concepto de fuerza.

(a) Trabajo.

(b) Energía. Equivalencia entre trabajo y energía.

(c) Conservación de la energía.

(d) Fuerzas fundamentales.

2. Electricidad y magnetismo

Analizar los fundamentos básicos de los conceptos de la electricidad y el magnetismo y su aplicación en la electrofisiología.

(a) Fenomenología y experimentación que conducen al desarrollo del concepto de carga eléctrica y de su polaridad.

(b) El concepto de campo eléctrico y del potencial eléctrico.

(c) Propiedades eléctricas de la materia, los conductores, los dieléctricos y sus propiedades básicas.

(d) La corriente eléctrica y sus propiedades. El concepto de resistencia y ley de Ohm.

(e) Fenomenología y experimentación del desarrollo conceptual del magnetismo.

(f) Principios básicos de los circuitos eléctricos de corriente continua.

(g) El fenómeno de inducción electromagnética. La interrelación entre electricidad y magnetismo. Aplicaciones de la inducción.

(h) Introducción a los fenómenos ondulatorios y a las ondas electromagnéticas, el espectro electromagnético.

(i) Circuitos eléctricos RC. Modelación (sincronización luciérnagas, células cardiacas).

(j) La electrofisiología. Conceptos básicos de la transmisión neuronal. El potencial de acción. Modelos sustentados en circuitos eléctricos. Descripción funcional de los principales instrumentos utilizados en la electrofisiología.

3. Óptica.

Se proporcionan los conocimientos que permitan al alumno interpretar los fenómenos ópticos en el funcionamiento del microscopio.

(a) La luz, sus propiedades básicas, transmisión, velocidad.Ecuación de onda.

(b) Los fenómenos de reflexión y refracción de la luz.

(c) Principios básicos de la óptica geométrica. Espejos y lentes. Distancia focal y abertura.

(d) Óptica física. Difracción e interferencia.

(e) El microscopio como instrumento óptico. Descripción óptica del instrumento.Aberraciones: su corrección. Diversas formas de la microscopía: contraste de fases, campo obscuro y claro, etc. Fundamentos ópticos de las técnicas de manejo del microscopio y de las limitaciones del instrumento.

(f) Espectroscopía óptica. El espectro óptico. Fuentes continuas y discretas. Identificación de los elementos por sus espectros. El espectro del hidrógeno.

4. La teoría atómica de la materia.

Se estudia con detenimiento la base física de la materia y algunos fenómenos biológicos vistos desde la física.

(a) El debate filosófico y precientífico sobre la continuidad de la materia.

(b) Las leyes de proporciones de la química. Los experimentos de Dalton. La teoría atómica de Dalton.

(c) El comportamiento de los gases. Las ideas entorno a la teoría cinética de gases.

(d) La tabla periódica, el concepto de peso atómico y el problema de la congruencia de éstos.

(e) El concepto de molécula y peso molecular, el número de Avogadro y la solución del problema de la congruencia.

(f) Los fenómenos de sedimentación, el movimiento Browniano y el establecimiento científico de la teoría atómica.

(g) Las descargas en gases enrarecidos, la electrólisis, la ley de Faraday y el concepto de electrón como carga fundamental. Teoría atómica de la carga eléctrica.

(h) EL concepto de temperatura, el calor como una forma de enrgía, descripción cinética del concepto de temperatura.

(i) La radiación de cuerpo negro y el problema de su explicación. Las ideas de Planck. La teoría atómica de la radiación.

(j) La espectroscopía, la neutralidad del átomo, la composición del átomo, los modelos atómicos y el átomo nuclear. El átomo de Bohr. La tabla periódica. Introducción a las ideas cuánticas y a los fenómenos de interacción de la radiación con la materia.

(k) La valencia. Los enlaces químicos. Fundamentos de la química microscópica. Las moléculas y sus propiedades.

(l) El núcleo atómico, el concepto de isótopo. La radiación y sus propiedades. Efectos biológicos de la radiación y protección radiológica.

(m) Introducción a la biofísica molecular. Fundamentos moleculares de la vida. Los métodos e instrumentos físicos de la Biología molecular.

(n) La fotosíntesis y la visión analizados desde la física cuántica. Los fenómenos biológicos desde la perspectiva de la física.

5. El Universo y la vida

Se revisan en este tema las teorías sobre el origen del universo y de la vida.

(a) La visión moderna de la estructura del universo. Estrellas, planetas y galaxias. La estructura del universo. La teoría del "Big Bang". Física de las estrellas. Formación de los sistemas planetarios y evolución de los planetas. El origen de la vida. Las posibilidades de la universalidad del fenómeno de la vida.

(b) El debate científico de las grandes incógnitas de la física y la biología.

Bibliografía básica

1. Hewitt, P. 2009 Conceptual Physics. Addison­-Wesley. QC23 H479 2005

2. Hayden, H. 1975. Laboratory physics for the life sciences. Saunders. QC37 H37

3. Meiners H. 1970. Physics demostration experiments. Ronald. QC51 M44 1987

4. Hewitt, P. 2004. Prácticas de física conceptual. Pearson Educacion, México. QC23 H48518 2004

Bibliografía complementaria

1. Boorse, H.A.; L. Motz, J.H. Weaver 1989. The atomic scientists: a biographical history. Wiley.

2. Careri G. 1984. Order and disorder in matter

3. Flowers, B.H. y E. Mendoza 1970 Propierties of matter. John Wiley..

4. Gamow, G. 1966. Thirty years that shook physics. Dover.

5. Hoffman, B. 1959. The strange story of the quantum. Dover.

6. Thefil, J. y R.M. Hazem 1993. The sciences: an integrated aproach. Wiley.

Divulgación

1. Peña A. y Dreyfus G. La energía y la vida. Bioenergética. FCE. México

2. Brandan M.E., Díaz Perches R. y Ostrosky P. La radiación al servicio de la vida. FCE. México

3. Aguilar S. , Cruz Jímenez S. y Flores Valdés J. Una ojeada a la materia.FCE. México.

4. Malacara D. Óptica tradicional y moderna. FCE. México.

5. Rickards Campbell J. Las radiaciones: retos y realidades. FCE. México.

6. Gamow G.El nuevo breviario del señor Tompkins. FCE. México.

Recursos en línea

Blog del curso. Contendrá recursos adicionales al material del curso (ligas, videos, animaciones, etc) relacionados con el temario o algunos otros temas en física-biología-matemáticas.

http://fisica2011-1.blogspot.com

La ciencia para todos (Libros de divulgación editados por el FCE)

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/menu.htm

Animaciones

http://www.visionlearning.com/library/

Animaciones de conceptos de física

http://www.colorado.edu/physics/2000/index.pl

Evaluación

• Tareas semanales : problemas (simples) y/o reportes de lectura.

• 4 exámenes parciales uno por tema.

• Reportes de prácticas (individuales).

• Participación en clase (preguntas previas a la práctica).