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Grado en Biología

Guía docente de la asignatura

FÍSICA APLICADA A LA BIOLOGÍA

Curso 2020-2021


Datos básicos de la asignatura
TipoObligatoriaCursoPrimeroSemestreSegundo
Departamento/s responsable/sEstructura de la Materia, Física Térmica y Electrónica; Física Teórica; Física de la Tierra y Astrofísica
Créditos ECTSCréditos Totales: 6         Teóricos: 3,0         Prácticos: 0,6         Seminarios: 1,8         Tutorías y evaluación: 0,6         
Profesor/es responsable/sNombre y Apellidos: Luis Ignacio Dinis Vizcaíno
Departamento: Estructura de la Materia, Física Térmica y Electrónica
Teléfono: 91 394 4597;        Correo electrónico: ldinis@ucm.es
ProfesoresConsultar la agenda docente
Datos específicos de la asignatura
DescriptorEl estudiante adquirirá los conocimientos básicos de los principios, magnitudes físicas y las aplicaciones básicas de la Física en relación con los seres vivos y la instrumentación básica, organizados sobre los siguientes contenidos: Mecánica clásica y mecánica de fluidos, Termodinámica, Electricidad y Ondas.
RequisitosNinguno
RecomendacionesSe recomienda repasar la Física y Matemáticas de Bachillerato.
Competencias
Competencias transversales y genéricas

Analizar y resolver problemas cualitativos y cuantitativos en las áreas de aplicación de la Física a la Biología. (CG6)
Demostrar una base sólida y equilibrada de conocimientos sobre materiales de laboratorio y de la Naturaleza, junto con habilidades prácticas en ambos entornos. (CG9)
Desarrollar buenas prácticas científicas de observación, medida y experimentación.(CG13)

Competencias específicas

Realizar balances cuantitativos de energía y trabajo en sistemas simples. Analizar  cualitativa y cuantitativamente el comportamiento estático y dinámico de fluidos. Caracterizar estados de equilibrio de gases ideales. Entender las consecuencias de las leyes de la termodinámica en los sistemas biológicos. Caracterizar procesos de transporte de materia y energía. Calcular campos y potenciales eléctricos en sistemas simples. Analizar cuantitativamente las propiedades eléctricas de membranas biológicas. Comprender los fenómenos oscilatorios y ondulatorios y su importancia en la instrumentación biológica.

Objetivos
Objetivos

- Comprender el papel que juega la Física en la descripción de la Naturaleza y, en concreto, de los sistemas y procesos biológicos.
- Ser capaz de aplicar los principios de la Física de forma cualitativa y cuantitativa, en situaciones simples de interés biológico.

Metodología
Descripción

Se seguirán las líneas metodológicas generales del módulo, combinando teoría y práctica, para lograr un aprendizaje basado en la adquisición de competencias. Las actividades formativas comprenderán:    
Clases teóricas: en ellas se expondrán claramente los objetivos principales del tema y se desarrollarán en detalle los contenidos necesarios para una correcta comprensión de los conocimientos.
Sesiones de seminario (clases de problemas): en ellas se plantearán problemas de aplicación de los contenidos teóricos. Sesiones de laboratorio: el alumno realizará prácticas de laboratorio con el objetivo de familiarizarse con la instrumentación y la metodología experimental básica.
El estudiante deberá dedicar en torno al 60% de los ECTS a trabajo y estudio autónomo. Todas las actividades formativas son obligatorias.

Distribución de actividades docentes
ActividadHoras% respecto presencialidad
Clases teóricas
3050%
Clases prácticas
610%
Exposiciones y/o seminarios
Horas)
1830%
Tutoria
610%
Evaluación
Trabajo presencial
6040%
Trabajo autónomo
9060%
Total
150100%
Bloques temáticos

I. Biomecánica
II. Termodinámica biológica
III. Bioelectricidad  
IV. Ondas

Evaluación
Criterios aplicables

PRÁCTICAS DE LABORATORIO:        10% de la calificación total
a) Asistencia obligatoria a todas las sesiones.
b) Evaluación mediante la presentación de una Memoria sobre las prácticas. Para aprobar la asignatura, la nota mínima de laboratorio ha de ser el 4% de la calificación total de la asignatura.  

TEORÍA Y PROBLEMAS:            90% de la calificación total  
a)   Evaluación continua:        25% del total  Obtenida mediante la valoración de: entrega de ejercicios propuestos, presentaciones en clase, pruebas objetivas cortas, etc.   Para aprobar la asignatura, la nota mínima de evaluación continua ha de ser un 10% del total.  
b) Exámenes parcial y final:       65% del total  Para aprobar la asignatura, la nota mínima por este concepto habrá de ser un 26%  de la calificación total.   

TRABAJO VOLUNTARIO
Los alumnos, en grupos de 2 ó 3, podrán realizar, de forma voluntaria, un trabajo de Física y su relación con la Biología. La evaluación de este trabajo permitirá sumar hasta un 5% de la calificación total a la nota obtenida por el resto de los conceptos.

Organización semestral
Organización semestralConsultar la agenda docente
Temario
Programa teórico

I BIOMECÁNICA                                                    (7h teoría +4h problemas)  
1.    Dinámica: Leyes de Newton.
2.    Energía cinética. Energía potencial. Trabajo.
3.    Leyes de escala.
4.    Hidrostática: presión, densidad, compresibilidad, flotación.
5.    Hidrodinámica: Teorema de Bernoulli, ley de Poiseuille, arrastre viscoso.
6.    Fenómenos de superficie.
7.    Aplicaciones biológicas.     

II  TERMODINÁMICA BIOLÓGICA                 (10h teoría +7h problemas)                  
8.    Sistemas termodinámicos.
9.    Leyes de la termodinámica.         
       -  Escalas de temperatura.          
       - Trabajo y calor. Transmisión del calor.         
       -Concepto de entropía, entalpía y energía de Gibbs.
10.      Aplicación de los principios de la termodinámica a los seres vivos.  

III   BIOELECTRICIDAD                                (8h teoría +5h problemas)       
11.      Electrostática: Campo eléctrico, potencial y condensador.
12.      Electrodinámica: Corriente eléctrica, ley de Ohm.
13.      Aplicación: propiedades eléctricas de la membrana celular.
14.      Fenómenos de transporte: difusión y ósmosis.  

IV MOVIMIENTO ONDULATORIO                     (5h teoría +2h problemas)                  
15.      Movimiento armónico simple. Movimiento ondulatorio. Resonancia. Función de onda. Tipos de ondas.
16.      Energía e intensidad de las ondas.
17.     Reflexión, refracción, emisión, absorción e interferencia. Aplicaciones biológicas e instrumentación.

Programa práctico

PRÁCTICAS DE LABORATORIO
  El alumno realizará dos prácticas en dos sesiones de tres horas cada una. Se asignarán a cada alumno dos prácticas de entre las disponibles en el laboratorio de física general que se adapten al temario de la asignatura, como por ejemplo: 
1.-  Determinación de la densidad de líquidos.
2.-  Medida del coeficiente de tensión superficial.
3.-  Entalpía de fusión del hielo.
4.-  Curva característica de una lámpara.

Seminarios

18 seminarios consistentes en la resolución y/o discusión de problemas y ejercicios prácticos de los temas de la asignatura.

Bibliografía

TEXTOS DISPONIBLES EN LA BIBLIOTECA DE LA UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID BIBLIOGRAFIA BÁSICA:
1 Giancoli, Douglas C., (1997) Física: principios con aplicaciones. Ed. Prentice-Hall. Hispano-Americana. México.
2 Giancoli, Douglas C., (2008-9) Física para Ciencias e Ingeniería: Principios con aplicaciones. Ed. Pearson. México.
3 Kane, J. W. and Sterheim, M. M., (1998) Física. Ed. Reverté. Barcelona.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA:
4. Jou, D., Llebot, J.E., y Pérez García, C., (1995) Física para Ciencias de la vida. Ed. McGraw-Hill. Madrid.
5 Ortuño, Miguel, (1996) Física para Biología, Medicina, Veterinaria y Farmacia. Ed. Crítica. Barcelona.
6 Nelson, P., (2005) Física Biológica: Energía, información y vida. Ed. Reverté. Barcelona.
7 Ahlborn, B.K., (2006) Zoological Physics: Quantitative Models of Body Design, Actions, and Physical Limitations of Animals. Ed. Springer. Berlín.
8 Burton, R.F., (1998) Biology by numbers: An Encouragement to Quantitative Thinking. Ed. Cambridge University Press. New York.
9 Vogel, S., (1996) Life in moving fluids: the physical Biology of flow. Ed. Princeton University Press. Princeton, New Jersey.
10 Vogel, S., (1998) Life´s devices: the physical world of animals and plants. Ed. Princeton University Press. Princeton, New Jersey.



Adenda por EMERGENCIA SANITARIA COVID19 a la Guía Docente de la asignatura FÍSICA APLICADA A LA BIOLOGÍA (Curso Académico 2020-2021)
Nota aclaratoria: Esta adenda a la Guía docente recoge las adaptaciones necesarias para poder atender la docencia en caso de que las condiciones sanitarias no permitan un escenario totalmente presencial. Como consecuencia de la situación sanitaria provocada por la COVID-19, el marco de docencia para el curso 2020-21 aprobado por el Consejo de Gobierno de la UCM y refrendado por la Facultad de Ciencias Biológicas, establece como planteamiento general un modelo mixto (semipresencial). Se trata de un marco transitorio mientras estén vigentes las condiciones sanitarias excepcionales, que incorpora escenarios de docencia que combina actividades presenciales y a distancia, que incluyen tanto entornos físicos como virtuales que permitan la interacción entre docentes y estudiantes a través de actividades tanto síncronas como asíncronas. No se descarta, no obstante, que ante un agravamiento de las condiciones sanitarias (confinamiento general o de grupos de estudiantes concretos) fuese necesario pasar a un escenario con toda la docencia a distancia.

Metodología - Metodologías docentes y herramientas de docencia

Docencia semipresencial:

Clases teóricas: Se impartirán de forma asíncrona mediante la grabación de vídeos puestos a disposición de los alumnos. Se realizarán videoconferencias periódicamente para verificar el seguimiento, tratar temas concretos que se haya detectado que no se han fijado adecuadamente, ayudar con las dudas que surgan a los alumnos, etc. Estas sesiones se realizarán respetando los horarios previamente asignados. Alternativamente las clases podrán impartirse de forma síncrona en el horario previsto pero con la precaución de grabar la clase y ponerla a disposición de los alumnos. Además los alumnos dispondrán de otros recursos y material en el campus virtual, como textos, colecciones de problemas o cuestionarios.

Seminarios: Los seminarios utilizarán la misma metodología que la clase teórica y pueden incluir otras metodologías, como presentaciones virtuales en grupo, resolución de ejercicios comunes, etc.

Prácticas: Las prácticas de física constan de 2 sesiones de laboratorio para cada alumno. Para mantener la distancia de seguridad, en cada grupo se realizarán en total 4 sesiones. Cada alumno asistirá a 2 de las sesiones, de modo que realizará las prácticas programadas como en un curso habitual, pero el laboratorio estará ocupado al 50%.

Docencia a distancia: En caso de que la situación sanitaria lo requiera, las prácticas presenciales serán sustituidas por vídeos explicativos de la práctica a realizar y sets de datos reales obtenidos por alumnos en años anteriores que se proporcionarán a los alumnos.

Tutorías: Tendrán lugar preferentemente de forma no presencial. En ambos escenarios la comunicación con los estudiantes tendrá lugar por varias vías: (1) a través del correo electrónico y (2) mediante sesiones síncronas a través de la plataforma existente en el Campus Virtual, previamente acordadas con los estudiantes interesados. El horario de las tutorías será el mismo que el establecido en el escenario presencial.

 

Evaluación - Criterios aplicables y métodos de evaluación

Docencia semipresencial:

La evaluación de la parte teórica se desarrollará de forma preferentemente presencial mediante un examen, siempre y cuando la situación sanitaria lo permita. En caso contrario, se sustituirá por un examen online a través del campus virtual.

La parte de evaluación continua consistirá en entrega de ejercicios resueltos, cuestionarios a través del campus virtual u otros trabajos entregables, en ambos casos, semipresencial o a distancia.

Los criterios de evaluación serán los siguientes:

Docencia semipresencial:

En el caso de que pueda realizarse examen y prácticas de laboratorio presenciales, la evaluación quedará como figura en la ficha, esto es, Evaluación continua 25%, examen presencial (parcial en su caso y final o solo final) 65%, laboratorio 10%.

Docencia a distancia:

En caso de que las prácticas no puedan realizarse de forma presencial, su peso se reducirá al 5% en la evaluación. En el caso de que el examen no pueda realizarse de forma presencial y se haga online, su peso se reducirá al 35%. Tanto las prácticas como el examen serán una versión algo simplificada respecto a la propuesta semipresencial y en ambos casos, el porcentaje descontado se pasará a la parte de evaluación continua, que se reforzará proponiendo alguna tarea adicional.

La identificación de los estudiantes durante la realización de las pruebas incluye la autenticación mediante el correo electrónico institucional (cuenta de usuario y contraseña) para acceder al Campus Virtual. También se podrá recurrir a la identificación mediante el uso de imágenes (videollamadas de Blackboard Collaborate, Google Meet o video corto grabado por los propios estudiantes) o incluso el requerimiento de documento identificativo.

La revisión de exámenes se realizará preferentemente de modo no presencial mediante sesiones sincrónicas previamente acordadas con el interesado (Blackboard Collaborate, Google Meet o similar).