Universitat Internacional de Catalunya
Física dels Processos Biològics
Altres llengües d'impartició: català, anglès
Professorat
Sr. GONZÁLEZ GONZÁLEZ, Julio
Sr. GARCÍA GONZÁLEZ, Marcos
Sra. PUYALTO DE PABLO, Paloma
Presentació
La física dels processos biològics connecta la biologia amb la física. A partir del coneixement del funcionament d’un procés biològic o de la fisiologia de l’òrgan o sistema que el realitza es mostra quina àrea de la física està associada, els conceptes, paràmetres i lleis que s’apliquen.
A l’assignatura es proporciona a l’alumnat un coneixement general i bàsic del procés biològic, la fisiologia de l’òrgan o sistema (en el cas necessari) i les lleis físiques que hi intervenen. Els diferents temes es desenvolupen perquè l’alumnat disposi d’un coneixement descriptiu bàsic del fenomen físic subjacent i com aquest afecta el procés biològic. Aquells fenòmens físics (so, visió, radiacions ionitzants, etc.) que han donat lloc a tecnologia d’aplicació mèdica es desenvolupen per conèixer els seus principis bàsics, la metodologia, les eines que proporcionen i en aquells on calgui s’indiquen també les normes bàsiques de protecció.
Requisits previs
Es considera important tenir coneixement bàsic una base de física i matemàtiques (nivell de batxillerat).
Objectius
- Fomentar la comprensió integral dels principis físics aplicats als sistemes biològics fonamentals.
- Facilitar la connexió entre els conceptes físics i les seves aplicacions mèdiques en camps com el de la visió, l'audició, el diagnòstic per imatges, l'ecografia, la ressonància magnètica i la radioteràpia.
- Promoure el coneixement sobre la radiació ionitzant, la bioelectricitat i el magnetisme, fomentant el pensament crític i la capacitat d'anàlisi en l'àmbit mèdic.
- Contribuir als Objectius de Desenvolupament Sostenible (ODS) de l'Agenda 2030, particularment als ODS 3, 9, 10, 12 i 17, mitjançant la promoció de la salut, del benestar de les persones, de la innovació biomèdica, de l'equitat social, de l'equitat social per al progrés científic i social."
Competències/Resultats d’aprenentatge de la titulació
- CN05 - Identificar els processos físics que governen els processos fisiològics de l’organisme.
- CP02 - Interpretar dades pràctiques o teòriques aplicant la metodologia científica mitjançant l’avaluació de situacions i resultats des d’un punt de vista crític i constructiu.
- CP05 - Aplicar els fonaments biològics en la recerca de solucions pràctiques a problemes en l’àmbit de la salut, seguint les normes ètiques i de rigor científic i respectant els drets fonamentals d’igualtat entre homes i dones, i la promoció dels drets humans i els valors propis d’una cultura de pau i de valors democràtics que inclouen el foment d’un llenguatge inclusiu, no discriminatori i lliure d’estereotips.
- HB03 - Resoldre problemes d’estudis en Ciències de la Salut mitjançant l’aplicació de les eines estadístiques adequades.
Resultats d’aprenentatge de l’assignatura
En acabar el curs, l'alumnat ha de ser capaç de:
- Aplicar conceptes fonamentals de la física per resoldre problemes en sistemes biològics a diferents nivells d'organització, identificant connexions clares entre ambdós camps.
- Analitzar la relació entre processos físics i biològics, reconeixent les lleis físiques que els governen i els paràmetres clau que n'asseguren el funcionament.
- Interpretar i utilitzar expressions matemàtiques associades als processos físics com a eines per explicar fenòmens biològics complexos.
- Vincular les tecnologies mèdiques de diagnòstic i teràpia (com l'ecografia, la ressonància magnètica i la radiologia) amb els principis físics subjacents, avaluant-ne l'impacte en els sistemes biològics.
- Identificar i explicar com els principis físics sustenten dispositius mèdics destinats a corregir o millorar sistemes biològics amb alteracions estructurals o funcionals, com ara sistemes de correcció visual o auditiva.
- Avaluar els efectes de fenòmens físics en els sistemes biològics utilitzats en tecnologies mèdiques, proposant mesures de protecció adequades contra radiacions ionitzants i no ionitzants quan sigui necessari.
Continguts
Tema 1. Física del sistema circulatori. Descripció bàsica del sistema. Principis dʻestàtica i dinàmica de fluids. Flux laminar i turbulent. Aplicació al sistema vascular. Efectes de la gravetat sobre el sistema vascular. Física del sistema respiratori. Descripció bàsica del sistema. Respiració i interacció amb el medi extern. Mecànica respiratòria. Tensió superficial al medi pulmonar, característiques i efectes. Difusió alveolar.
Tema 2. Física de la visió. Descripció del sistema de visió humana. Naturalesa de la llum. Fenòmens lumínics. Òptica geomètrica, instruments òptics i fotometria. Poder de resolució. Defectes visuals i correcció. L'ull com a transductor.
Tema 3. Física de l'audició i la fonació. Descripció del sistema auditiu i del sistema de fonació. Mecànica de l'audició i la fonació. Física dels fenòmens ondulatoris. Física de les ones sonores. Característiques del so. Nivells de sensació, sistema de decibels, audiometria i espectre audible. Aplicacions mèdiques: ecografia i ones de xoc.
Tema 4. Física de la radiació ionitzant. Base teòrica bàsica. Interacció radiació matèria. Efectes. Detecció. Aplicacions bàsiques en tecnologies mèdiques de diagnòstic i teràpia. Protecció radiològica contra les radiacions ionitzants.
Tema 5. Física dels fenòmens bioelèctrics i magnètics. Repàs de conceptes d'electrostàtica, corrent continu i altern. Repàs de conceptes de magnetisme. Aplicacions bàsiques a tecnologies mèdiques de diagnòstic: ressonància magnètica nuclear, fonaments, equipaments, tipus d'imatges bàsiques i espectrografia.
Pràctiques. Separades en cinc àrees temàtiques: radiació ionitzant, òptica, gasos i fluids, ones mecàniques i so, electricitat.
A totes les activitats planificades hi ha dos tipus d'activitats comunes:
• Familiarització amb els equips de mesura utilitzats en cada activitat.
• Utilització d'eines matemàtiques per a la determinació de les incerteses associades a les mesures al laboratori.
Àrea de radiacions ionitzants.
En primer lloc, les fonts radioactives utilitzades a les classes pràctiques són de baixíssima activitat, molt menor de la consideració de “font exempta” segons la legislació vigent, aïllades per evitar el contacte directe de la pell amb elles i compatibles amb l'ús docent.
• Determinació del nivell de radiació de fons del laboratori.
• Determinació de la relació entre la intensitat de l'exposició i el temps d'exposició (element de protecció radiològica)
• Determinació de la relació entre la intensitat de l'exposició i la distància a la font radioactiva (element de protecció radiològica).
• Absorció de la radiació gamma pels medis materials (blindatge com element de la protección radiológica)
Àrea d'Òptica.
• Verificació de la llei de Snell i la determinació de l'angle límit.
• Determinació de l' índex de refracció del vidre que forma una lent.
• Elements d'un mirall concau. Elements de les lents convergents i determinació de la equació de les lents primes.
• Verificació de les causes dels defectes visuals més habituals: miopia i hipermetropia.
• Determinació del diametre d'un cabell humá per difracció de la llum làser.
Àrea de gasos i fluids.
• Determinació de la llei de Boyle-Mariotte dels gasos ideals.
• Determinació de la tensió superficial d'un líquid.
• Verificació del principi d'Arquimedes i determinació de la densitat de material per immersió completa en un fluid.
• Determinació dels volums pulmonars.
Àrea d'ones mecàniques i so.
• Determinació de la relació entre els paràmetres longitud d'ona i freqüència d'una ona mecànica a través d'una simulació informàtica. Obtenció de la velocitat de propagació de l'ona mecànica.
• Determinació de la velocitat del so al laboratori mitjançant ones estacionàries.
• Nivells de sensació sonóra, utilització del sonòmetre.
• Determinació de la relació entre la intensitat sonora i la distància a la font sonora.
Àrea d'Electricitat.
• Determinació de la relació entre la magnitud capacitat elèctrica i l'àrea dels elèctrodes d'un condensador o capacitor de geometria plana. Determinació de la relació entre la magnitud capacitat elèctrica i la distància de separació entre elèctrodes d'un condensador o capacitor de geometria plana. En tots dos casos s'utilitza una simulació informàtica.
• Verificació de la llei d'Ohm mitjançant la relació entre la intensitat del corrent elèctric continu que travessa una resistència i la diferència de potencial elèctrica entre els extrems. Utilització d'aquesta relació per determinar el valor d'una resistència elèctrica desconeguda.
• Estudi de la associació en sèrie i en paral·lel de resistències elèctriques.
• Estudi de l'associació en sèrie i en paral·lel dels condensadors elèctrics.
• Estudi de la càrrega i la descàrrega d'un condensador o capacitor per determinar la constant de temps. Durant la realització d'aquesta activitat el professor explicarà la relació entre la constant de temps el ritme cardíac i el sistema marcapassos.
Metodologia i activitats formatives
Modalitat totalment presencial a l'aula
Modalitat totalment presencial a l'aula
Els recursos docents que s'utilitzen en la present assignatura són els següents:
1. Classe Magistral - 26 hores: Exposició d'un tema teòric per part del professorat amb suport audiovisual basat en presentacions projectades des de l'ordinador. L'alumnat disposarà dels continguts amb anterioritat a través de la plataforma Moodle. L'assistència no és obligatòria però és molt recomanable.
A més, en aquesta assignatura es realitzen càpsules de física i matemàtiques bàsiques a l'inici de l'assignatura, que són breus exposicions en format presentació o vídeo de conceptes bàsics, desenvolupats durant el batxillerat que són imprescindibles de conèixer abans d'assistir a les classes magistrals.
2. Mètode del cas (MC) - 24 hores: En funció del tema a tractar, en primer lloc, es plantegen activitats de resolució de problemes o activitats de desenvolupament específic d'àrees enunciades a les classes magistrals. A l'aula i durant un temps reduït a la primera hora, s'exposarà la tècnica de resolució del problema o del tema amb l'ajuda del suport audiovisual disponible. Es proporcionarà un temps a l'alumnat perquè finalitzi l'activitat. En segon lloc i per grups es realitzaran mini projectes en què de manera breu s'exposarà la relació entre algun aspecte biològic o de salut i la física que estiguin relacionats amb les CM del tema general. Els temes seran suggerits pel professorat. Els treballs tindran el format que l'alumnat decideixi (document, article, vídeo, etc) i seran breus. Es lliuraran per a avaluació en data determinada i propera a la finalització del tema general. Per a la confecció d'aquests treballs l'alumnat disposarà de la segona hora del MC. L'avaluació serà conjunta: 50% per l'alumnat, 50% pel professorat.
L'alumnat que no correspongui a primera convocatòria està exempt de presentar els treballs (es prendrà la nota obtinguda en la primera convocatòria). L'assistència és obligatòria excepte per a l'alumnat que no correspongui a primera convocatòria.
3. Classes pràctiques - 10 hores: Familiarització de l'alumnat amb les tècniques bàsiques de treball i manipulació d'equips de mesura en l'àmbit de la física. Demostració al laboratori d'alguns aspectes plantejats a les classes magistrals. Consolidació mitjançant la pràctica dels aspectes més importants tractats a les classes teòriques. L'alumnat s'organitza en petits grups per al desenvolupament de la pràctica. Cada grup haurà de realitzar els treballs i activitats de la pràctica que seran lliurats a la finalització de cada pràctica per a avaluació.
4. Exercicis d'avaluació contínua (EC): Com a element avaluatiu d'importància equiparable a l'examen final, les classes magistrals i els MC, cada setmana es proposaran activitats tipus problemes o qüestionaris o un altre tipus de tasca relacionats amb el tema desenvolupat a la classe magistral. Són de tres tipus. Els primers són de caràcter obligatori i estan relacionats amb les càpsules bàsiques. Els segons són exercicis de resolució numèrica de caràcter obligatori. Els tercers també són de resolució numèrica, però de caràcter voluntari. Els treballs són de lliurament individual i s'hauran de presentar a través de la plataforma Moodle en data establerta al Moodle. Aquests treballs seran avaluats i tenen la nota mínima requerida per aprovar l'assignatura.
Sistemes i criteris d'avaluació
Modalitat totalment presencial a l'aula
Assistència
L'assistència a classes magistrals no és obligatòria.
L'assistència als mètodes del cas i de les pràctiques és obligatòria excepte els alumnes que no estan a la primera convocatòria. Les no assistències, per causes de salut o força major, s'han de justificar per escrit. La no justificació de l'absència o causa no considerada de salut o força major comportarà rebre una nota de 0 en els treballs d'el mètode del cas o la sessió de pràctiques corresponent.
Es farà un control d'assistència per signatura en els mètodes del cas i en les pràctiques.
Presentació de treballs i avaluació
Mètodes del cas
Els treballs corresponents als mètodes del cas seran avaluats sempre que es presentin dins del plaç establert i en el format establert.
Els alumnes que no es troben en primera convocatòria no hauran de presentar els treballs, es conserva la nota obtinguda a la primera convocatòria.
No s'estableix nota mínima per accedir a l'avaluació contínua.La nota obtinguda serà guardada per posteriors convocatòries si fos el cas.
Pràctiques
Els treballs corresponents a les pràctiques seran avaluats sempre que es presentin dins del plaç establert i en el format establert.
Els alumnes que no es troben en primera convocatòria no hauran de presentar els treballs, es conserva la nota obtinguda a la primera convocatòria.
No s'estableix nota mínima per accedir a l'avaluació contínua. La nota obtinguda serà guardada per posteriors convocatòries si fos el cas.
Exercicis d'avaluació continua
Els treballs corresponents als exercicis d'avaluació contínua seran avaluats sempre que es presentin dins del plaç establert i en el format establert, en cas contrari tindrán una nota de 0.
Tots els alumnes independentment de la convocatòria en la que es trobin hauràn de presentar aquests treballs. S'estableix nota mínima de 5 per accedir a l'avaluació contínua. En aquest cas la nota obtinguda serà guardada per posteriors convocatòries si fos el cas.
Obtenir una nota inferior a 5 no premetrà aprovar l'assignatura en primera convocatòria i forçarà a que l'alumne es presenti a un examen final de problemes a la segona convocatòria. Tot i no poder aprovar l'assignatura en primera convocatòria l'alumne haurà de presentar-se a l'examen final tipus test.
Examen parcial
Tots els alumnes independentment de la convocatòria en la que es trobin hauràn de presentar-se a l'examen parcial.
Aquest examen no allibera matèria.
En cas de no presentació a l'examen la nota assignada a l'alumne serà zero, tot i això l'alumne podrà presentar-se a l'examen final test de l'assignatura.
Constarà d'una prova tipus test de 30 preguntes o exercicis de càlcul simple amb quatre respostes posibles per pregunta i només una correcta (resposta correcta 1 punt, incorrecta -0,33 punts). Temps disponible 45 minuts.
Durant l'execució de l'examen els alumnes no podràn disposar de formularis, apunts, llibres de text, fonts de suport electrònic ni cap tipus d'ajuda externa. La violació d'aquesta norma comportarà l'expulsió de l'examen, l'assignació de la nota 0 a l'examen i la comunicació del fet a la direcció del grau. Si podran disposar de calculadora científica no programable.
No s'estableix nota mínima per optar a l'avaluació continua.
Examen final test de primera convocatòria
Tots els alumnes independentment de la convocatòria en la que es trobin hauràn de presentar-se a l'examen.
En cas de no presentació la nota assignada a l'alumne serà zero.
Constarà d'una prova tipus test de 50 preguntes o exercicis de càlcul simple amb quatre respostes posibles per pregunta i només una correcta (resposta correcta 1 punt, incorrecta -0,33 punts) que abarcaran tots els continguts desenvolupats durant el semestre. Temps disponible 60 minuts.
Durant l'execució de l'examen els alumnes no podràn disposar de formularis, apunts, llibres de text, fonts de suport electrònic ni cap tipus d'ajuda externa. La violació d'aquesta norma comportarà l'expulsió de l'examen, l'assignació de la nota 0 a l'examen i la comunicació del fet a la direcció del grau.Si podran disposar de calculadora científica no programable.
S'estableix la nota mínima de 5 per accedir a l'avaluació contínua. Obtenir una nota inferior a 5 no premetrà aprovar l'assignatura en primera convocatòria i forçarà a que l'alumne es presenti a un examen final test a la segona convocatòria.
Examen final test de segona convocatòria
Tots els alumnes amb nota inferior a 5 a l'examen final test de primera convocatòria hauràn de presentar-se a l'examen test de segona convocatòria.
En cas de no presentació la nota assignada a l'alumne serà zero.
Constarà d'una prova tipus test de 50 preguntes o exercicis de càlcul simple amb quatre respostes posibles per pregunta i només una correcta (resposta correcta 1 punt, incorrecta -0,33 punts) que abarcaran tots els continguts desenvolupats durant el semestre. Temps disponible 60 minuts.
Durant l'execució de l'examen els alumnes no podràn disposar de formularis, apunts, llibres de text, fonts de suport electrònic ni cap tipus d'ajuda externa. La violació d'aquesta norma comportarà l'expulsió de l'examen, l'assignació de la nota 0 a l'examen i la comunicació del fet a la direcció del grau.Si podran disposar de calculadora científica no programable.
S'estableix la nota mínima de 5 per accedir a l'avaluació contínua de segona convocatòria. Obtenir una nota inferior a 5 no premetrà aprovar l'assignatura en segona convocatòria i forçarà a que l'alumne es presenti a futures convocatòries.
Examen final de problemes de segona convocatòriaTots els alumnes amb nota inferior a 5 als exercicis d'avaluació continua hauràn de presentar-se a l'examen de problemes de segona convocatòria.
En cas de no presentació la nota assignada a l'alumne serà zero.
Constarà d'una prova escrita on s'haurà de resoldre tres problemes corresponents a una combinació dels problemes dels exercicis d'avaluació contínua realitzats durant el curs. Temps disponible 60 minuts.
Durant l'execució de l'examen els alumnes podràn disposar d'un formulari subministrat pel professor. No podran disposar d'apunts, llibres de text, fonts de suport electrònic ni cap tipus d'ajuda externa. La violació d'aquesta norma comportarà l'expulsió de l'examen, l'assignació de la nota 0 a l'examen i la comunicació del fet a la direcció del grau.Si podran disposar de calculadora científica no programable.
S'estableix la nota mínima de 5 per accedir a l'avaluació contínua de segona convocatòria. Obtenir una nota inferior a 5 no premetrà aprovar l'assignatura en segona convocatòria i forçarà a que l'alumne es presenti a futures convocatòries.
Nota final de l'avaluació continua de l'alumnat en primera convocatòria o convocatòria senar:Condicions necessàries per accedir a l'avaluació continuada:
- Obtenir una nota igual o superior a 5 en els exercicis d'avaluació continuada. En cas contrari l'alumne haurà de presentar-se a l'examen de problemes de segona convocatòria.
- Obtenir una nota igual o superior a 5 a l'examen final tipus test de primera convocatoria. En cas contrari l'alumne haurà de presentar-se a l'examen final test de segona convocatòria.
La nota final de l’assignatura per aquells alumnes que reuneixin les condicions necessàries per accedir a l'avaluació continua es calcularà fent la suma ponderada de les notes següents:
- Nota de l'examen final tipus test (sempre nota >=5) amb una ponderació del 30%.
- Nota dels exercicis d'avaluació continua (sempre nota >=5) amb ponderació del 25%.
- Nota de l'examen parcial (qualsevol nota) amb una ponderació del 10%.
- Nota de pràctiques (qualsevol nota) amb una ponderació del 20%.
- Nota dels exercicis dels mètodes del cas (qualsevol nota) amb ponderació del 15%.
Si l'alumne ha obtingut una nota igual o superior a 5 a l'examen final test de primera convocatòria i a l'examen de problemes de segona convocatòria la nota final de l'assignatura es calcularà fent la suma ponderada de les notes següents:
- Nota de l'examen final tipus test de primera convocatòria (sempre nota >=5) amb una ponderació del 30%.
- Nota dels l'examen de problemes de la segona convocatòria (sempre nota >=5) amb ponderació del 25%.
- Nota de l'examen parcial (qualsevol nota) amb una ponderació del 10%.
- Nota de pràctiques (qualsevol nota) amb una ponderació del 20%.
- Nota dels exercicis dels mètodes del cas (qualsevol nota) amb ponderació del 15%.
- Nota de l'examen final tipus test de segona convocatòria(sempre nota >=5) amb una ponderació del 30%.
- Nota dels exercicis d'avaluació continua de primera convocatòria (sempre nota >=5) amb ponderació del 25%.
- Nota de l'examen parcial (qualsevol nota) amb una ponderació del 10%.
- Nota de pràctiques (qualsevol nota) amb una ponderació del 20%.
- Nota dels exercicis dels mètodes del cas (qualsevol nota) amb ponderació del 15%.
- Nota de l'examen final tipus test de segona convocatòria(sempre nota >=5) amb una ponderació del 30%.
- Nota de l'examen de problemes de la segona convocatòria (sempre nota >=5) amb ponderació del 25%.
- Nota de l'examen parcial (qualsevol nota) amb una ponderació del 10%.
- Nota de pràctiques (qualsevol nota) amb una ponderació del 20%.
- Nota dels exercicis dels mètodes del cas (qualsevol nota) amb ponderació del 15%.
Si l'alumne no supera la nota 5 en un dels examens de segona convocatòria no pot aprovar l'assignatura en segona convocatòria. No se li guardarà per futures convocatòries la nota de l'examen parcial ni la nota dels exercicis d'avaluació contínua.
Alumnes en segona o posterior convocatòria:
Les notes dels mètodes del cas i pràctiques es guardaran, encara que sempre que ho desitgin, els alumnes podran repetir la realització de les mateixes i obtenir una nova nota.
Actitud i comportament de l'alumnat:
Qualsevol actitud de manca de respecte, decor i convivència d'un alumne o grup d'alumnes cap al professor o d'altres alumnes o personal de la universitat, així com l’ús indegut d’aparells electrònics, com mòbils, tauletes o ordinadors portàtils, filmació del professor o dels alumnes sens consentiment explicit i l’ús d’aquests aparells amb finalitats lúdiques i no educatives, pot comportar l’expulsió de l'alumne de l'activitat que estigui fent, la qualificació de 0 a la tasca que estigui relacionada amb la activitat i la comunicació de la situació a la direcció del grau.
Bibliografia i recursos
- H.D.Young, R.A.Freedman. Sears y Zemansky Física Universitaria, vol 1 y 2. Décimo tercera edición. Ed. Pearson 2013.
- R.A.Serway, J.W.Jewwett,Jr.Física para ciencias e ingeniería, vol 1 y 2. Séptima Edición. Cengage Learning 2008.
- Rachel A. Powsner & Edward R. Powsner. Essential Nuclear Medicine Physics. Second Edition. Ed. Blackwell Publising, 2008
- Steward C. Bushong. Manual de radiologia par técnicos, física, biología y protección radiológica. Octava edición. Ed Elsevier-Mosby.
- PR. Hoskins, A. Thrush, K. Martin, T.A. Whittingham. Diagnostics Ultrasound, Physics and Equipment. Ed. Greenwich Medical Media Limited, 2003
- Steward C. Bushong. Magnetic Resonance Imaging, Physical and Biological Principles, 3rd. Ed Mosby, 2003
- Jearl Walker. Halliday & Resnick. Fundamentals of Physics, 10th edition. Ed Wiley, 2014
- P. A. Tipler. Física, tomo I y II. Editoria Reverté.
- D. Jou, J.E. Llebot y C. Pérez. Física para las ciencias de la vida. Segunda edición. Ed. Mc Graw Hill 2008.
Els recursos audiovisuals i webs recomenades a cada tema s’indicaran en un document que es penjarà de cada tema.
Període d'avaluació
- E1 28/05/2026 I3 18:00h
- E2 26/06/2026 I3 14:00h