Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ciencias Médicas Carrera de Médico y Cirujano

Àrea curricular: Unidad didáctica: Código: Año:

Ciencias básicas y biológicas Física 401 2013

1

ÌNDICE Página 3

1.

Identificación de la Unidad Didáctica

3

2.

Presentación

4

3.

Competencias de la Unidad Didáctica

4

4.

Contenido práctico-teórico y reflexivo

5

5.

Metodología de aprendizaje

5

6.

Programación específica

6

7.

Criterios de acreditación

6

8.

Evaluación cualitativa del proceso enseñanza-aprendizaje

7

9.

Bibliografía

8

10. Contenido específico de la Unidad Didáctica

2

1.

Identificación de la Unidad Didáctica

La Unidad Didáctica de Física (UDF) se encuentra ubicada en el área curricular de Ciencias básicas y biológicas, correspondiente al primer año de formación general de la carrera de Médico y Cirujano. Se desarrolla durante 32 semanas, impartiéndose dos períodos semanales de docencia directa con una duración de hora y media (de 8:00 a 9:30 y de 9:30 a 11:00; lunes y miércoles o bien, martes y jueves; a dos secciones de estudiantes), totalizándose 96 horas. Dos terceras partes de este tiempo, es decir, 64 horas se emplean para desarrollar la parte teórico-conceptual de la materia y el resto para realizar prácticas dirigidas. De acuerdo a la ponderación aplicada por la Universidad de San Carlos, a esta distribución de tiempo le corresponden 5 créditos. Los profesores titulares que imparten la materia son: (1) Cifuentes Anléu, Lic. Edgar Aníbal; (2) De la Torre Paniagua, Lic. Jorge; (3) García Santana, Ing. Erik; (4) Hernández, Lic. Òsmar; (5) Piedra Santa Alvarez, Ing. Henry; (6) Rodríguez Martínez, Ing. César Augusto; (7) Rojas Macario, Ing. Lázaro Eleuterio. El Ing. Murphy Olimpo Páiz Recinos, quien se encuentra con licencia. La coordinación la ejerce el Ing. Sergio Giovanni Gatica; y se cuenta además con la colaboración de tres profesores contratados interinamente. La ubicación física de la Unidad Académica se localiza en el Centro Universitario Metropolitano (CUM), en la 9ª av. 9.45, zona 11, Ciudad Guatemala.

2.

Presentación

La aplicación de la Física en Medicina y en las llamadas Ciencias de la Vida en general determinó que la Organización de las Naciones Unidas para la Ciencia y la Cultura (UNESCO), en su nomenclatura de la ciencia asignara a Ciencias de la Vida el código 24, a Biofísica 2406 y a Física Médica 2406.06. La Física, desde hace más de tres siglos, es el paradigma por excelencia para hacer o para comprender y aplicar la Ciencia, la cual tiene a la matemática como lenguaje y al método científico como guía. Si no se considera la experiencia (y al ensayo-error) como la panacea universal, la Física, en las carreras de Ciencias Médicas, es una de las bases de la formación científica con todo su poderoso bagaje analítico-conceptual. La Física (por lo demás, nombre antiguo de la Medicina), empezando con la antigua iatromecánica, es esencial para comprender de forma cuantitativa y cualitativa, el funcionamiento del cuerpo humano, así como también el funcionamiento de la tecnología mecatrónica y digital para el diagnóstico y terapéutica médicos. En Guatemala, la Física forma parte del pensum de la carrera de Medicina desde que ésta inició en la época colonial (con la Física aristotélico-tomista) si bien, contenidos y nombres han cambiado en el tiempo; por ejemplo, en 1897 se denominaba Física Médica. Actualmente, se denomina Unidad Didáctica de Física General, donde “general” se explica por la necesidad adquirir primero las bases de esta ciencia (con las que ya se debiera de contar al ingresar a esta Facultad). La UD tiene como enlaces inmediatos en primer año a Química y Biología; en segundo año principalmente a Fisiología, Anatomía y Bioquímica, y más adelante, entre otras a Cirugía, Cardiología, Radiología y las especialidades que requieren comprender el funcionamiento del cuerpo humano y aplicar la tecnología física al diagnóstico y terapéutica médicos.

3

3.

Competencias de la UDF

Perfil de ingreso (Competencias básicas que deben poseer como requisito sine qua non quienes cursarán la UD): 1. Aritmética del nivel primario, que incluye las operaciones elementales, las leyes de los exponentes, múltiplos y submúltiplos; y conversiones entre diferentes sistemas de unidades de estándares y medición. 2. Àlgebra del nivel básico, ecuaciones de primer grado con una incógnita, ecuaciones simultáneas y logaritmos. 3. Geometría y trigonometría básica, áreas y volumen de figuras regulares, Teorema de Pitágoras y funciones trigonométricas elementales. 4. Utilización apropiada de calculadora electrónica. Perfil de egreso De la persona que será médico y cirujano se espera que para servir a la humanidad con responsabilidad personal, calidad profesional y competencia científica: (a) valore razonar con lógica (affective competencies), al (b) aplicar algoritmos matemáticos elementales a principios y leyes de las Ciencias Naturales (cognitive-based competencies), que le permitan (c) plantear y resolver ejercicios tanto de Física general como modélicos de Medicina y Biología (performance-based competencies), para que a nivel de síntesis (d) comprenda: (i) el funcionamiento del cuerpo humano y, (ii) los fundamentos de las tecnologías y técnicas médicas de diagnóstico y terapéutica (consequence-based competencies).

4.

Contenido práctico-teórico y reflexivo

No.

Nombre de la Unidad temática o módulo de aprendizaje

Hrs. teoría

Hrs. práctica

Total

Créditos

1.

Matemáticas elementales para la Física básica

12

6

18

1

2.

Mecánica (Estática y dinámica); sólidos (elasticidad)

14

7

21

1

3.

Trabajo y energía

12

6

18

1

4.

Fluidos y líquidos

14

7

21

1

5.

Ondas, Electricidad, magnetismo y Física moderna

12

6

18

1

64

32

96

5

TOTALES

Reflexión respecto a ejes transversales: A diferencia de la tecnología, la Física, como ciencia pura, trasciende circunstancias accidentales entre los seres humanos, entre las cuales pueden citarse las de tipo cultural, étnica, de género, religiosas, políticas o de otro tipo. Cabe esperar, no obstante, que la aproximación genuina y honesta al conocimiento, con deseos de ser mejores seres humanos, ejerza un efecto positivo en la personalidad de la(o)s estudiantes, en el sentido de contribuir al desarrollo de su raciocinio y con ello, la conciencia ecológica, la cultura de paz, la amplitud de criterio, el desarrollo de ciudadanía, ética, etc.

4

5.

Metodología de aprendizaje

Por la naturaleza de la materia, la explicación y desarrollo de los temas por parte del profesor es esencial, pues de lo contrario con la tecnología actual bien podría prescindirse de él, dado que en la red se encuentran libros, papers, cursos, animaciones, etc. En tal sentido, de acuerdo a lo anotado (vid supra) dos terceras partes del tiempo se dedican a clase magistral y el resto a trabajo dirigido a manera de prácticas de laboratorio. También, a partir del año 2012 se cuenta con los contenidos del curso en formato digital, desarrollado ex professo para esta Facultad.

6.

Programación específica

Competencia: Aplicando leyes y principios de Física, por medio de la resolución de problemas y ejercicios (que requiere emplear algoritmos matemáticos), el o la estudiante de la carrera valora el empleo del razonamiento lógico para sintetizar con precisión situaciones ideales en general o modélica de Medicina y Ciencias Biológicas Indicador es de logro

Saberes

Procedimentales: Efectuará con efectividad, cadenas de operaciones numéricas básicas empleando dimensionales, múltiplos y submúltiplos- auxiliándose de calculadora electrónica.

Solución de ejercicios y problema s de Física.

Conceptuales: Con base en principios y leyes Físicas y valiéndose de transferencia interdisciplinar (Lev Vigotksky), comprenderá las bases del funcionamiento de algunas partes del cuerpo humano y los fundamentos de técnicas modernas de diagnóstico y terapéutica médicos. Actitudinales: Valorará alcanzar con ética, progresos personales y en equipo de trabajo al: (a) razonar lógicamente de manera sistemática y consistente; y (b) mantener siempre con tenacidad, resiliencia y perseverancia una actitud inexcusablemente positiva hacia su formación académica. Metodológicos: Aplicará estrategias de aprendizaje, y métodos y técnicas cognoscitivas apropiadas para plantear y resolver ejercicios de Física general y modélicos de Medicina y Biología, empleando algoritmos matemáticos (que corresponden a lo sumo al 3er año del ciclo de educación básica).

Actividades y recursos metodológicos

Bibliografía

Tiempo (horas)

1. Lectura del libro de texto y de otros libros de apoyo por parte de estudiantes del curso. 2. Clase magistral de conceptualización y solución de ejercicios y dudas, desarrollada por parte del profesor de la UD. 3. Resolución de ejercicios de aplicación en clase y fuera de ella por parte de estudiantes (individual o en equipo). 4. Material de apoyo en formato digital. (20%)

Texto del curso, Física para las ciencias de la vida. A. Cromer. Ver bibliografía específica. Y http://medicin a.usac.edu.gt/ fisica/

Teoría: 64. Práctica: 32 Total: 96.

Evaluación de la competencia La competencia se evalúa a través del alcance por parte del estudiante del logro propuesto en cuanto a su actitud hacia el valor del uso del razonamiento lógico, aplicando procedimientos algorítmicos a conceptos de Ciencias Naturales.

5

7.

Criterios de acreditación Nota final: superior a 60.49 (desagregada: Zona + Examen final = 80 puntos + 20 puntos = 100 puntos, máximo).

8.

Evaluación cualitativa del proceso enseñanza-aprendizaje Evaluación del desempeño del profesor por los alumnos

Asistencia a clases permanente e interés y participación activa dentro del aula.

Evaluación de los alumnos por el profesor

Motivación interna, responsabilidad y actitud positiva al realizar el trabajo.

Autoevaluación de la práctica educativa por alumnos

Nivel de satisfacción con respecto a los logros alcanzados en su aprendizaje.

Autoevaluación del grupo de aprendizaje

Cohesión de equipo sostenida permanentemente a lo largo del ciclo.

Evaluación del desempeño Evidencias de aprendizaje 1. Presentación de los ejercicios de las 4 hojas de trabajo resueltos por parte de la o el estudiante. 2. Plantear correctamente los ejercicios propuestos en los exámenes parciales y cortos. 3. Elaboración correcta y presentación del trabajo de investigación bibliográfica.

9.

Criterios de desempeño académico

Campo de aplicación

1. Solución correcta cumpliendo con las correspondientes.

de los ejercicios propuestos, Modelos matemáticos y físicos leyes matemáticas y físicas aplicados a la Medicina, referidos tanto al funcionamiento del cuerpo 2. Obtener la respuesta correcta en la solución de los humano como a tecnología de exámenes, cumpliendo con el tiempo asignado a la actividad. diagnóstico y terapéuticas 3. Que el informe cumpla con los requerimientos médicas. estipulados en la guía de elaboración del trabajo.

Calificación 1. En su orden: 3, 3, 2, y 2 puntos respectivamente. 2. Exámenes: (a) 4 cortos, 4 puntos.; (b) parciales, 10 puntos. 3. 4 puntos, distribuidos según guía de elaboración.

Bibliografía 9.1 Básica: CROMER, Alan H. Física para las ciencias de la vida. (1994); 2ª ed.; España: Reverté. (Texto del curso) 9.2 Complementaria

2. 3. 4. 5. 6. 7.

Bibliografía de Física Médica, aplicada a Ciencias de la Salud o Biofísica (a manera de consulta) AMADOR KANE, Suzanne. Introduction to Physics in Modern Medicine (2009) 2ª ed. USA: CRC Press. BADDELEY, Hiram. Physics and the Human Body; Stories of Who Discovered What (2008) 1ª ed. USA: Author House. BENEDEK, George y Felix Villars. Physics With Illustrative Examples From Medicine and Biology, Mechanics (2000) 2ª ed. USA: Springer. BOGDÀNOV, K. El Físico visita al biólogo (1989) 1ª ed. URSS: MIR. CAILLIET, Rene. Anatomía funcional biomecánica (2006) 1ª ed. España: Marbán. CUSSÒ, Fernando, Cayetano López y Raúl Villar. Física de los procesos biológicos (2004) 1ª ed. España: Ariel.

6

8. DUFFÒ, Gustavo. Biomateriales (2005) 1ª ed. Argentina: Eudeba. 9. GOLDICK, Howard D. Mechanics, Heat, and the Human Body; An Introduction to Physics (2001) S/e. USA: Prentice Hall. 10. GONZÀLEZ IBEAS, J. Introducción a la Física y Biofísica (1975) 1ª rpr. España: Alambra. 11. GOWITZKE, Bárbara y Morris Milner. El cuerpo y sus movimientos, bases científicas (1999) 1ª ed. España: Paidotribo. 12. GRÜNFELD, Verónica. El caballo esférico, Temas de Física en Biología y Medicina (1996) 2ª ed. Argentina: Lugar Científico. 13. GUSTAFSON, Daniel. Physics: Health and the Human Body (1985) S/e. EUA: Wadsworth. 14. HADEMENOS, George J. Physics for Pre-med, biology, and Allied Health students (1998) S/e. USA: McGraw-Hill. 15. HERMAN, Irving P. Physics of the Human Body; Biological and Medical Physics, Biomedical Engineering (2007) S/e. USA: Springer. 16. HERSHEL, Raff. Secretos de la Fisiología (2003) S/e. México: McGraw-Hill Interamericana. 17. HOBBIE, Russell K. y Bradley J. Roth. Intermediate Physics for Medicine and Biology S/f. 4a ed. USA: Springer. 18. JOU MIRABENT, David; Joseph Llebot y C. Pérez. Física para las Ciencias de la vida (1987) 1ª ed. México: McGr-H. 19. KANE, J. W. y M. M. Sternheim. Física (2007) 2ª ed. España: Reverté. 20. LABAJOS CLAROS, Mariano. Iniciación al estudio de la Biofísica (2005) S/e. España: Anaya. 21. MacDONALD, Simon y Desmond M. Burns. Física para las Ciencias de la vida y de la salud (1978) S/e. EUA: F. E. I. 22. MOHAMMED, Ahmed. Physics for Medical Students (2008) S/e. E.U.A.: Wheatmark. 23. NAVE, Carl and Brenda Nave. Physics for the health sciences (1985) 3ª ed. E.U.A: Saunders. 24. ORTUÑO ORTÌN, Miguel. Física para biología, medicina, veterinaria y farmacia (1996) S/e. España: Crítica. 25. PARISI, Mario. Temas de biofísica (2000) 1ª ed. México: McGraw-Hill. 26. PEDRAZA VELASCO, Ma. Lourdes de; et alli. Física aplicada a las Ciencias de la Salud (2000) 1ª ed. Barcelona: Masson. 27. PIÑA BARBA, María Cristina. La Física en la medicina II (2000) 1ª ed. México: FCE. 28. ---- , ---- La Física en la medicina I (1996) 5ª reimpr. México: FCE. 29. RANGEL ABUNDIS, Alberto. El océano interior, leyes físicas de hemodinámica (2000) 1ª ed. México: FCE. 30. RÈMIZOV, A,; N. Isákova y A. Máxina. Compendio de problemas de física médica y biológica (1990) S/e. URSS: MIR. 31. RICCI, Conrado; Carlos Reyes Toso y Laura Linares. Física aplicada a las ciencias de la salud (Medicina, Kinesiología, ,etc.). (2006) 1ª ed. Argentina: Ediciones Univ. 32. SRIVASTAVA, P. K. Elementary Biophysics, an Introduction (2008) S/e. India: Alpha Science. 33. STROTHER, G. K. Física aplicada a las ciencias de la salud (1990) 2ª ed. México: McGraw-Hill. 34. YUSHIMITO RUBIÑOS, Luis. Biofísica (2007) S/ed. Colombia: Manual Moderno. 35. WERNIKE, Raúl. Curso de Física biológica (2 tomos) (1957) 7ª ed. Argentina: El Ateneo. Bibliografía de Física General 1. BENNET, Clarence E. Física sin matemática (1985) 8ª imp. México: CECSA. 2. ---- , ---- Problemas de Física y cómo resolverlos (1976) 4ª imp. México: CECSA. 3. BLATT, Frank. Fundamentos de Física (1995) 3ª ed. México: Prentice Hall Hispanoamérica. 4. BUECHE, Frederick. Física general (1999) 9ª ed. México: McGraw-Hill. 5. DER MERWE, Carel van. Física General (1998) S/e. México: McGraw-Hill. 6. GIANCOLI, Douglas. Física (1994) 3ª ed. México: Prentice Hall Hispanoamérica. 7. HECHT, Eugene. Física en perspectiva (1987) S/e. EUA: Addison-Wesley. I. 8. HEUVELEN, Alan van. Physics, a general introduction (1982) S/e. USA: Little, Brown and Co. 9. HEWITT, Paul. Física conceptual (1996) 2ª ed. EUA: Addison-Wesley. I. 10. PERALES PALACIOS, Francisco. La resolución de problemas en Física (2005) S/e. España: Anaya. 11. SEARS, Francis; Mark Z.; H. Young y R.Freedman. Física universitaria (2004) 1ª ed. México: Pearson Add. 12. WILSON, Jerry y Anthony Buffa. Física (2003) 5ª ed. México: Pearson-P. H. 7

Bibliografía de apoyo para Matemáticas 1. 2. 3. 4. 5.

BALDOR, Aurelio. Àlgebra elemental (1974) (n+1)ª ed. España: Edime. BARNETT, Raymond. Àlgebra (1999) 2ª ed. México: McGraw-Hill. BARNETT, Rich. Àlgebra elemental moderna (1976) 1ª ed. Colombia: McGraw-Hill. MORENO, José Luis. Àlgebra (2003) 1ª ed. México: McGraw-Hill. PAULIN, Jaime. Àlgebra, la matemática como forma de pensar (1998) 1ª ed. México: McGraw-Hill.

10. CONTENIDO de la Unidad Didáctica Sem.

Fechas

1

Enero 14-1 Fb.

-3

CONTENIDOS (o actividad de EVALUACIÒN) Repaso matemática básica. Aplicaciones ecuaciones de primer y segundo grado, simultáneas, áreas y volúmenes figuras regulares, Teorema de Pitágoras, Funciones trigonométricas, logaritmos. Uso calculadora. Ejercicios.

4

4-8

Sistemas de unidades de medición y estándares; conversiones entre sistemas; múltiplos y submúltiplos. Ejercicios.

5

11-15

Vectores y escalares: Representación rectangular y polar; Operaciones básicas: gráfica y matemática. Ejercicios.

6

18-22

Fuerzas: Estática: 1ª condición de equilibrio. Diagrama de cuerpo libre; Dimensionales. Fricción. Plano inclinado; poleas; Ejercicios.

7

25-1 Mr.

Cinemática: Conceptualización. Espacio, tiempo, velocidad, aceleración; dimensionales. Ejercicios.

***

Marzo 6

PRIMER EXAMEN PARCIAL: se evalúa semanas de la 1 a la 7 inclusive. En las semanas 1 a 5 se REPASA conocimientos previos que constituyen la BASE esencial del curso.

8

11-15

Dinámica: Conceptualización de masa; Leyes de Newton. Plano inclinado; poleas. Dimensionales. Ejercicios.

18-29

Semana de Dolores y Semana Santa

9

1-5Ab.

Momento: Conceptualización. Torque, par o momento; Definición. 2ª Condición de equilibrio. Dimensionales. Ejercicios.

10

8-12

Trabajo: Conceptualización. Definiciones. Dimensionales. Ejercicios.

11

15-19

Energía: Conceptualización. Definiciones: Conservación de la energía. Energía mecánica. Dimensionales. Ejercicios.

12

22-26

Potencia y velocidad metabólica: Conceptualización. Dimensionales. Ejercicios.

13

29-3 My.

Hidrostática: Conceptualización. Presión y presión hidrostática. Principio de Arquímedes. Teorema de Torricelli. Ejercicios

***

Mayo 8

SEGUNDO EXAMEN PARCIAL: evaluación de semanas 8 a la 13 inclusive.

14

13-17

Hidrodinámica I: Conceptualización. Caudal; Ecuaciones de Continuidad; Ecuaciones de Bernoulli. Dimensionales. Ejercicios.

15

20-24

Hidrodinámica II: (Fl. reales) Conceptualización. Viscosidad; Ec. Poiseuille. N. Reynolds. Potencia cardiaca. Ejercicios.

8

16

27-31

Gases: Conceptualización. Gas ideal. Gases reales. Ley de los gases ideales. Procesos. Ley de Dalton. Ejercicios.

17

3-7 Jn.

Líquidos: Tensión superficial; tensión superficial en los pulmones. Capilaridad. Òsmosis. Dimensionales. Ejercicios.

18

10-14

Sólidos (Elasticidad): Fuerzas tensión y compresión. Propiedades. Mecánicas sólidos. Dimensionales. Biomateriales. Ejercicios

19

17-21

Calor y termodinámica: Conceptualización. Calor específico. Transmisión. C. de Fusión, de vaporización. Ejercicios.

20

24-28

Termodinámica: Conceptualización. 1ª Ley de la T. Trabajo termodinámico. Ejercicios.

***

Julio 05

21

8-12

Ondas: Conceptualización. Tipos de ondas. Teoría matemática de las ondas. Ejercicios.

22

15-19

Sonido: Conceptualización. Velocidad del sonido. Intensidad. La voz humana. Ejercicios.

23

22-26

Luz: Conceptualización. Reflexión y Refracción. Ejercicios.

24

29-2 Ag.

25

6-9

26

12-16

***

Agost. 21

27

26-30

Corriente: Conceptualización. Ley de Ohm. Redes de circuitos. Bioelectricidad. Ejercicios.

28

2-6 St.

Magnetismo: Conceptualización. Imanes. Electromagnetismo. Fuerzas magnéticas. Biomagnetismo. Ejercicios.

29

9-13

Àtomos: Conceptualización. Dualidad onda-partícula. Modelo de Bohr del átomo. Ejercicios.

30

18-20

Congreso de Ciencias Básicas: Presentación de los mejores trabajos de diferentes Unidades Didácticas.

31

27-27

Núcleos: Conceptualización. La estructura del núcleo. Radiactividad. Radiación y medicina nuclear. Ejercicios.

***

Oct. 02

32

8-18

**

Oct. 23

EXAMEN FINAL: evaluación de semanas 4 a la 31 inclusive.

*

Nov. 06

Examen de primera retrasada: evaluación de semanas 4 a la 31 inclusive.

*

Nov. 21

Examen de segunda retrasada: evaluación de semanas 4 a la 31 inclusive.

TERCER EXAMEN PARCIAL: evaluación de semanas 17 a la 21 inclusive.

Òptica I: Conceptualización. Lentes. Imágenes reales e instrumentos de una lente. Ejercicios. Òptica II: Conceptualización. Imágenes virtuales. Instrumentos de dos lentes. Ejercicios. Electricidad: Conceptualización. Fuerza eléctrica. Campo Eléctrico. Potencial eléctrico. Ejercicios. CUARTO EXAMEN PARCIAL: evaluación de semanas 22 a la 27 inclusive.

QUINTO EXAMEN PARCIAL: evaluación de semanas 27 a la 30 inclusive. Repaso y revisión general de los contenidos de la Unidad Didáctica. ENTREGA DE CONSOLIDADOS

9