OBJECTIUS GENERALS

• Aplicar els mètodes de raonament, conceptes i lleis de la física a l'estudi dels processos biomèdics.
• Comprendre la relació entre estructura i energètica molecular i les propietats fisicoquímiques de les dissolucions.
• Aplicar els conceptes i lleis termodinàmiques per comprendre l'energètica dels processos biològics i el balanç energètic en l'organisme humà.
• Comprendre les lleis i principis generals de la biomecànica humana.
• Comprendre les bases físiques de l'aplicació de les radiacions ionitzants en medicina.

OBJECTIUS ESPECÍFICS

Com a resultat del procés d'aprenentatge l'alumne ha de ser capaç de:

• Relacionar els canvis en l'estructura electrònica dels àtoms i molècules a l'absorció o emissió d'energia.
• Descriure l'espectre electromagnètic i explicar els efectes de les diferents radiacions electromagnètiques sobre els àtoms i molècules.
• Descriure les bases de les tècniques espectroscòpiques més utilitzades en medicina.
• Relacionar l'estructura molecular amb les seves característiques polars.
• Descriure les propietats de l'aigua com a dissolvent.
• Explicar la importància biològica de les interaccions dèbils.
• Descriure els fenòmens d'interfase i la formació d'estructures estables de molècules.
• Caracteritzar termodinàmicament els sistemes i els processos biològics.
• Quantificar el balanç energètic dels processos biològics i del metabolisme humà mitjançant el primer principi de la termodinàmica.
• Aplicar el segon principi de la termodinàmica als sistemes biològics.
• Relacionar l'estat d'equilibri d'un sistema amb els canvis d'energia lliure.
• Justificar la necessitat de l'acoblament de processos exergònics i endergònics en els sistemes biològics.
• Descriure l'efectivitat de la força muscular per produir rotació mitjançant el moment.
• Calcular el valor de les forces musculars i de lligadura en les articulacions.
• Caracteritzar les propietats mecàniques dels teixits.
• Descriure els mecanismes de fractura òssia.
• Interpretar el fenomen de la desintegració nuclear i aplicar la llei de desintegració radioactiva.
• Descriure la interacció de les radiacions ionitzants corpusculars i electromagnètiques amb la matèria.
• Descriure el principi de funcionament d'un tub de raigs X.
• Descriure les bases físiques de les tècniques de formació d'imatges per emissió i per atenuació de radiacions ionitzants.
• Explicar els principis de detecció i les diferents unitats de mesura de les radiacions ionitzants.

TEMARI

I. ESTRUCTURA I INTERACCIONS MOLECULARS

1. Absorció i emissió d'energia per àtoms i molècules.

1.1 Estructura electrònica d'àtoms i molècules.
1.2 Espectre electromagnètic.
1.3 Interacció de la radiació electromagnètica amb àtoms i molècules.
1.4 Mètodes espectroscòpics amb aplicació biomèdica.
1.5 Làser. Termografia. Ressonància magnètica nuclear (RMN).

2. Interaccions moleculars.

2.1 Interacció iònica.
2.2 Dipols elèctrics.
2.3 Interaccions de Van der Waals.
2.4 Pont d'Hidrogen. Interaccions hidrofòbiques.
2.5 Energètica de les interaccions moleculars.

3. Dissolucions i fenòmens d'interfase.

3.1 Forces i energia electrostàtica en líquids dielèctrics.
3.2 Solubilitat de substàncies iòniques en solvents dielèctrics.
3.3 L'aigua com a medi dissolvent.
3.4 Fenòmens d'interfase. Tensió superficial.

II. BIOENERGÈTICA

4. Descripció termodinàmica dels sistemes i processos biològics.
4.1 Aspectes microscòpics i macroscòpics dels sistemes termodinàmics.
4.2 Classificació dels sistemes termodinàmics.
4.3 Processos reversibles i irreversibles.

5. Conservació de l'energia.

5.1 Interpretació molecular de l'energia interna.
5.2 Primer principi de la termodinàmica.
5.3 Entalpia. Estats estàndard.
5.4 Balanç energètic en el metabolisme humà.
5.5 Mecanismes de dissipació de calor en l'organisme.

6. Entropia i energia lliure.

6.1 Segon principi de la termodinàmica.
6.2 Estats estacionaris fora de l'equilibri.
6.3 Energia lliure. Criteri d'espontaneïtat.
6.4 Energia lliure i treball.
6.5 Energia lliure i equilibri. Potencial químic.

7. Energètica de les reaccions metabòliques.

7.1 Canvis d'energia lliure en les reaccions químiques.
7.2 Relació entre la constant d'equilibri i l'energia lliure.
7.3 Acoblament de reaccions exergòniques i endergòniques.

III.BIOMECÀNICA

8. Mecànica musculoesquelètica.

8.1 Reducció d'un sistema de forces sobre un sòlid rígid.
8.2 Equilibri de forces en les articulacions. Forces de lligadura.
8.3 Càlcul de forces en les articulacions.
8.4 Biomecànica de l'equilibri humà.

9. Elasticitat.

9.1 Relació entre esforç i deformació.
9.2 Elasticitat lineal. Mòdul de Young.
9.3 Elasticitat no lineal. Punt de fractura.

10. Propietats mecàniques del ossos.

10.1 Resistència dels ossos a la tracció i a la compressió.
10.2 Resistència dels ossos a la flexió.
10.3 Resistència dels ossos a la torsió.

11. Propietats mecàniques dels teixits tous.

11.1 Relació esforç-deformació en el teixits tous.
11.2 Histèresi. Dissipació d'energia.
11.3 Llei de Laplace.

IV.RADIOFÍSICA

12. Radioactivitat.

12.1 Estructura del nucli.
12.2 Estabilitat nuclear. Nuclis radioactius.
12.3 Llei de la desintegració radioactiva.
12.4 Aplicació dels isòtops radioactius en medicina.

13. Interacció de les radiacions corpusculars amb la matèria.

13.1 Classificació de les radiacions ionitzants corpusculars.
13.2 Processos de col,lisió i frenada.
13.3 Transferència d'energia al medi irradiat.

14. Obtenció i modulació de raigs X.

14.1 Principi de funcionament d'un tub de raigs X.
14.2 Espectre d'un tub de raigs X.
14.3 Modulació del feix de raigs X.

15. Interacció dels fotons amb la matèria.

15.1 Efectes fotoelèctric, Compton i materialització.
15.2 Transferència d'energia al medi irradiat.
15.3 Atenuació de fotons. Contrast radiogràfic.

16. Efectes moleculars i cel,lulars de les radiacions ionitzants.

16.1 Radiòlisi de l'aigua.
16.2 Efectes moleculars de les radiacions ionitzants.
16.3 Efectes cel,lulars de les radiacions ionitzants.

17. Detecció i mesura de les radiacions ionitzants.

17.1 Principis de detecció de les radiacions ionitzants.
17.2 Unitats de mesura de radiació.
17.3 Dosímetres.

AVALUACIONS

Continguts i procediments

Durant el desenvolupament de la docència, el procés d'avaluació consistirà en la realització de proves de curta durada. Aquestes proves tindràn com a finalitat que l'alumne i el professor controlin el procés d'aprenentatge al llarg del curs. Donat el seu caràcter informatiu, la presentació a aquestes proves no és obligatòria. L'avaluació amb efectes acadèmics es realitzarà mitjançant una prova final en la que serà objecte d'avaluació el conjunt de l'assignatura.

En les proves seran objecte d'avaluació els continguts corresponents als crèdits teòrics i pràctics (seminaris i pràctiques).

Les proves consistiran en:

• preguntes d'elecció múltiple
• preguntes obertes d'extensió limitada
• exercicis d'aplicació numèrica
• resolució de problemes

En les proves s'avaluarà:

• la comprensió de conceptes generals
• el coneixement de lleis, fenòmens i processos
• la capacitat de relacionar i integrar els coneixements teòrics
• la capacitat d'aplicar els coneixements adquirits a la resolució de problemes
• la capacitat de resolució d'exercicis numèrics
• la capacitat de descriure i interpretar la relació entre dades mitjançant la representació gràfica.

La qualificació de l'assignatura es basarà en el resultat de la prova final, en la qual s'avaluaran els continguts dels crèdits teòrics i pràctics. Per superar la prova caldrà obtenir un 50 % de la puntució màxima.
 
 

RECURSOS D'APRENENTATGE I METODOLOGIES DOCENTS

Crèdits teòrics

Els crèdits teòrics es distribuiran segons els següents criteris:

I. Estructura i interaccions moleculars: 0,5 crèdits

II. Bioenergètica: 0,6 crèdits

III. Biomecànica: 0,4 crèdits

IV. Radiobiologia: 0,5 crèdits

Crèdits pràctics

La docència dels crèdits pràctics de l'assignatura es desenvoluparà en grups de 20 alumnes mitjançant:

• Seminaris (1,4 crèdit)
• Pràctiques de laboratori (0,6 crèdits)

L'alumne disposarà de referències bibliogràfiques (llibres i articles seleccionats de Investigación y Ciencia i Mundo Científico) per als diferents continguts de l'assignatura.

DUTREIX, J.; DESGREZ, A.; BOK, B.; CHEVALIER, C. Física y biofísica: radiaciones. Ed. AC, 1980.

KANE, J.W.; STERNHEIM, M.M. Física. Ed. Reverté, 1989.

ORTUÑO,M. Física para la biología, medicina, veterinaria y farmacia. De. Crítica, 1996

FRUMENTO, A.S. Biofísica. Ed. Mosoy/Doyma libros. 1995

REQUISITS D'APRENENTATGE

La docència es desenvoluparà assumint que l'alumne té el nivell de coneixements corresponent a les assignatures de Física, Matemàtiques, Química i Biologia del Curs d'Orientació Universitària (COU).