Introdução à Biofísica
Código
10674
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Física
Créditos
6.0
Professor responsável
António Carlos Simões Paiva
Horas semanais
6
Total de horas
66
Língua de ensino
Português
Objectivos
Dar uma introdução aos principais conceitos da Física de um ponto de vista Biológico.
Pré-requisitos
Física do 11˚ ano do Ensino Secundário.
Conteúdo
As Leis de Newton
- Forças
- A 1ª Lei de Newton
- Forças Externas e Internas
- Inércia
- Massa
- A 2ª Lei de Newton
- A 3ª Lei de Newton
- Aplicações das Leis de Newton
- Diagrama de Forças
- Forças de Fricção
Os Fluidos
- A Pressão
- Princípio de Pascal
- Pressão Sanguínea
- A Força de Impulsão
- Tensão Superficial
- Ângulo de Contacto
- Capilaridade
- Fluidos em Movimento
- Fluxo Laminar
- Fluxo Turbulento
- Viscosidade
- A Equação da Continuidade
- A Equação de Bernoulli
- Aplicação do Princípio de Bernoulli: o Tubo de Venturi
- Fluxo num Fluido Viscoso
- Coeficiente de Viscosidade
- A Lei de Poiseuille
- Número de Reynolds
Fenómenos de Transporte
- A Difusão e a Lei de Fick
- A Osmose
Electrostática no Vácuo
- A Carga Eléctrica
- Propriedades das Cargas Eléctricas
- Os Condutores
- Os Isoladores
- Carregar por Condução
- Carregar por Indução
- Polarização
- A Lei de Coulomb
- A natureza vectorial das Forças Eléctricas
- O Princípio da Sobreposição
- O Campo eléctrico
- As Linhas de Campo Eléctrico
- O Dipolo Eléctrico
- Condutores em Equilíbrio Electrostático
- O Potencial Eléctrico
- A Energia Potencial Eléctrica
- A Diferença de Potencial
- O Potencial Eléctrico de uma Carga Pontual
- O Potencial Eléctrico devido a várias cargas pontuais
- Energia Potencial Eléctrica de duas Cargas
- Os Potenciais e Condutores Carregados
- Condutores em Equilíbrio
- O Electrão-Volt
- As Superfícies Equipotenciais
- As Equipotenciais e as Linhas de Campo Eléctrico para uma Carga Positiva
- A Capacidade
- O Condensador de Pratos Paralelos
- O Campo Eléctrico de um Condensador de Pratos Paralelos
- Condensadores em Circuitos
- A Energia Armazenada no Condensador
- O Desfibrilhador
Electrostática na Água
- Propriedades Dieléctricas da Água
- Interacção Dipolo-Dipolo
A Corrente Eléctrica. A Resistência
- A Corrente Eléctrica
- Instrumentos de Medição: O Amperímetro
- Instrumentos de Medição: O Voltímetro
- A Resistência
- A Lei de Ohm
- A Resistividade
- Resistências em Série
- Resistências em Paralelo
- Energia Eléctrica e Potência
- Actividade Eléctrica no Coração
- O Electrocardiograma (ECG)
- Corrente Eléctrica através de Soluções Electrolíticas
- Electroforese
- Os Potenciais na Membrana Celular
- O Potencial de Acção
O Campo Magnético
- Polos Magnéticos
- Força Magnética
- Campos Magnéticos
- Dipolos Magnéticos
- Linhas de Campo Magnético
- O Momento Dipolar Magnético de Átomos
- Ressonância Magnética Nuclear
- Os Momentos Magnéticos dos Núcleos
- A Precessão de Larmor
Óptica
- Ondas Electromagnéticas
- As Leis da Óptica Geométrica
- Aplicações da Óptica Geométrica
- Imagens Virtuais Debaixo de Água
- Reflexão Total Interna
- Lentes Ópticas
- A Óptica Geométrica no Olho
Interferência, Difracção e Polarização
- O Princípio de Huygens
- A Geometria a Duas Fendas
- A Difracção
- Cristalografia de Raios-X
- Visão em Insectos
- Polarização
- Polarização de Ondas Electromagnéticas
- Materiais Polarizadores
- A Dança das Abelhas
Estrutura da Matéria e Radioactividade
- Descrição Quântica da Luz e da Matéria
- Teoria Quântica da Luz
- O Modelo de Bohr para o Átomo
- As Ondas de Matéria
- O Laser
- Radioactividade
- Radiação Alpha
- Radiação Beta
- O Núcleo Atómico
- Reacções Nucleares e Radioisótopos
- PET
- Tempos de Decaimento
- Radiação Ionizante e Matéria Viva
Bibliografia
- Slides PowerPoint apresentados nas aulas e enunciados dos problemas.
Bibliografia Complementar
- “General Physics with Bioscience Essays”, 2nd Ed, Jerry Marion, Wiley, 1985
- “Introdução à Biofísica” Lídia Salgueiro, J. Gomes Ferreira. Fundação Calouste Gulbenkian, 1991
- “Biofísica Médida” J. J. Pedroso de Lima. Imprensa da Universidade, Coimbra, 2014
Método de ensino
A Unidade curricular funciona por 2 aulas teóricas semanais ao longo do semestre compementadas por aulas práticas onde são resolvidos problemas e discutidos os conceitos principais cobertos dnas aulas teóricas.
Método de avaliação
Artigo 1º – Modo de avaliação de conhecimentos
1. De acordo com o Regulamento de Avaliação da FCT a avaliação em “Introdução à Biofísica” enquadra-se no tipo Avaliação contínua.
2. A avaliação integra 2 métodos distintos:
a. O Método A, para estudantes de 1ª inscrição, descrito nos Art. 2º a 5º.
b. O Método B, para os restantes estudantes, descrito nos Art. 2º, 3º e 6º.
Artigo 2º – Componente Teórica
1. A classificação da componente teórica (NT) é a média aritmética arredondada às décimas das classificações obtidas nos 2 testes (a classificação de cada teste é arredondada às décimas) ou a classificação do exame final arredondada às décimas.
2. Os estudantes que obtenham uma classificação NT igual ou superior a 9,0 valores obtêm aprovação na componente teórica.
Artigo 3º – Testes e Exame
1. Cada teste incidirá essencialmente sobre a matéria leccionada nas aulas teóricas até à aula teórica anterior ao teste.
2. Apesar de a avaliação nos testes não ser cumulativa, e devido à natureza dos assuntos abordados nesta Unidade Curricular, não é excluído que um elemento de avaliação se socorra de conhecimentos respeitantes à matéria avaliada no elemento anterior.
3. Os testes realizam-se no horário das aulas dos respectivos turnos teóricos, na sala onde normalmente decorrem as lições ou em sala previamente anunciada no CLIP.
4. Os estudantes inscritos num determinado turno teórico só podem realizar os testes calendarizados para esse turno.
5. Os estudantes só poderão ter consigo durante a prova de avaliação:
a. Lápis e borracha (o lápis deverá ser bastante macio, 3B ou mais, por exemplo);
b. Documento de identificação com fotografia;
c. Uma calculadora científica;
6. Durante a realização das provas não é permitida a utilização de aparelhos electrónicos, tais como máquinas de calcular gráficas, programáveis, “tablets” e telemóveis (os quais devem estar desligados e não podem estar sobre as mesas onde é realizada a prova).
7. Não é permitido desagrafar as folhas dos cadernos com os enunciados.
8. A prova será anulada se não forem satisfeitos os nºs 5, 6 ou 7.
9. Os estudantes que cometam ou que tentem cometer uma fraude numa prova de avaliação (Teste ou Exame) terão a referida prova anulada e ficarão, automaticamente, reprovados na unidade curricular no presente ano lectivo.
Artigo 4º – Componente Prática
1. Laboratório:
a. As aulas práticas (laboratoriais) consistem em duas sessões e destinam-se, exclusivamente, aos alunos de 1ª inscrição.
b. Na primeira sessão, que será com todos os alunos e decorrerá no horário e sala da 2ª aula teórica, serão explicados os objectivos, método aplicado e princípio de funcionamento do equipamento e os tópicos a estudar e a aplicar na 2ª sessão; também serão constituídos os grupos de trabalho (2 estudantes por grupo) e feitas as calendarizações ao longo do semestre, que serão afixados no CLIP;
c. A segunda sessão vai decorrer no Laboratório de Engenharia Biomédica (sala 105, Ed.I) de acordo com horário e na data estabelecida na calendarização. Os estudantes realizarão um trabalho e o respectivo relatório será entregue ao docente em data a definir;
d. Ao relatório será atribuído uma classificação arredondada às décimas (NRel).
2. Aulas teórico-práticas:
a. As aulas teórico-práticas decorrerão durante todo semestre a partir da 2ª semana de aulas de acordo com o horário previsto para cada turno;
b. Ao longo do semestre, nas aulas teórico-práticas, os alunos terão de entregar a resolução de mini-séries de exercícios.
c. A nota (NProb) será a média aritmética, arredondada às décimas, das classificações obtidas em 4 daquelas séries, escolhidas aleatoriamente. Não são aceites atrasos na entrega das resoluções das mini-séries.
Artigo 5º – Classificação Final dos Estudantes Abrangidos pelo Método A
1. A classificação final (CF) é o resultado da seguinte expressão, aproximada às unidades:
CF=NT×0,7+ NProb ×0,2+ NRel×0,1.
2. Os estudantes que na ponderação enumerada no nº 1 obtenham classificação final igual ou superior a 10 valores e satisfaçam, simultaneamente, o nº 2 do Art. 2º, obtêm aprovação na unidade curricular.
Artigo 6º – Classificação Final dos Estudantes Abrangidos pelo Método B
1. A classificação final (CF) é o resultado da seguinte expressão, aproximada às unidades:
CF=NT×0,8+ NProb ×0,2.
2. Os estudantes que na ponderação enumerada no nº 1 obtenham classificação final igual ou superior a 10 valores e satisfaçam, simultaneamente, o nº 2 do Art. 2º, obtêm aprovação na unidade curricular.
Artigo 7º – Melhoria de Classificação
1. Os estudantes que pretendam efectuar melhoria de classificação devem cumprir, para esse efeito, as formalidades legais de inscrição.
2. Os estudantes que tenham obtido aprovação na Unidade Curricular no corrente ano lectivo de 2014/2015, podem melhorar apenas a classificação da componente teórica. A nova classificação final é obtida seguindo o nº 1 do Artigo 5º ou o nº 1 do Artigo 6º, para alunos de Método A ou B, respectivamente, considerando a classificação do exame como a nova classificação NT.
3 Aqueles que obtiveram aprovação no ano lectivo 2013/14, têm classificação final igual à obtida no exame final.
Artigo 8º – Trabalhadores Estudantes
1. Os estudantes são considerados como detentores do estatuto de Trabalhador Estudante se constarem como tal nas pautas no CLIP.
2. Os estudantes devem, assim que possível, comunicar o seu estatuto ao docente responsável da unidade curricular.
3. Os estudantes detentores do estatuto de Trabalhador Estudante, tal como os restantes estudantes, têm que realizar as provas de avaliação segundo o calendário previamente tornado público.
Artigo 9º – Outros
1. Os estudantes quando contactarem os docentes através de mensagem electrónica (email) devem indicar no “Assunto (Subject)” a seguinte informação: “IBf - Curso – Turno – Nome – Nº de estudante – Assunto”.
2. Não serão respondidas mensagens electrónicas com perguntas cuja resposta conste nos Artigos anteriores ou na página da unidade curricular no CLIP.