Γενική Φυσική

Το μάθημα της Γενικής Φυσικής για τις Βιολογικές επιστήμες στοχεύει στην περιγραφή των βασικών αρχών, φαινομένων κι εφαρμογών της Κλασικής και Σύγχρονης Φυσικής που είναι απαραίτητα στον φοιτητή της επιστήμης της Βιολογίας. Η ύλη είναι χωρισμένη σε πέντε ενότητες. Στην πρώτη ενότητα παρουσιάζονται οι αρχές της στατικής και δυναμικής των ρευστών. Η δεύτερη ενότητα πραγματεύεται τις αρχές και τα φαινόμενα του Ηλεκτρισμού και του Μαγνητισμού, που είναι υπεύθυνες για την δομή των ατόμων, των μορίων, των ρευστών και στερεών αλλά και των βιολογικών μορίων. Η τρίτη ενότητα στοχεύει στην παρουσίαση των αρχών της Κυματικής Φυσικής και ιδιαίτερα της Οπτικής. Ιδιαίτερο βάρος δίνεται στην Γεωμετρική Οπτική και τις εφαρμογές της ενώ η μελέτη διευρύνεται και στην Κυματική Οπτική. Στην τέταρτη ενότητα παρουσιάζονται οι αρχές της Κβαντομηχανικής και του δυϊσμού σωματιδίου-κύματος. Με βάση αυτές εξηγείται η ατομική δομή των στοιχείων του περιοδικού πίνακα και οι ιδιότητές τους, η δομή των μορίων, με έμφαση στα διατομικά μόρια, καθώς και τα είδη των χημικών δεσμών που με βάση αυτή συναντώνται στην ύλη. Στην τελευταία ενότητα εξετάζεται ο πυρήνας του ατόμου. Παρουσιάζεται η δομή του και οι βασικές του ιδιότητες με έμφαση στη ραδιενέργεια και τις επιπτώσεις της στους βιολογικούς οργανισμούς.

Στόχοι Μαθήματος

Το μάθημα στοχεύει στην κάλυψη της απαραίτητης ύλης Γενικής Φυσικής για τον φοιτητή των Βιολογικών Επιστημών. Η ύλη, όπως παρουσιάζεται στο περιεχόμενο του μαθήματος, συνοδεύεται από πλήθος παραδειγμάτων σχετικά με την επιστήμη της Βιολογίας. Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής θα είναι σε θέση: • Να κατανοεί τις αρχές που διέπουν την ροή ρευστών και τις εφαρμογές της στη βιολογία. • Να γνωρίζει τις βασικές έννοιες του Ηλεκτρισμού και του Μαγνητισμού και να επιλύσει σχετικά προβλήματα. • Να γνωρίζει τις βασικές έννοιες και ορισμούς της θεωρίας ταλαντώσεων και των κυμάτων. • Να γνωρίζει τι αρχές της Γεωμετρικής οπτικής και να επιλύσει σχετικά προβλήματα. • Να κατανοεί και να εξηγεί τα φαινόμενα της συμβολής και περίθλασης. • Να κατανοεί τις βασικές έννοιες της Κβαντομηχανικής όπως η κυματοσυνάρτηση και να εξηγεί τον ρόλο τους στη δομή των ατόμων. • Να εξηγεί τα βασικά είδη μοριακών δεσμών καθώς και τον ρόλο τους στη δομή της ύλης. • Να κατανοεί τις βασικές έννοιες της Πυρηνικής Φυσικής • Να εξηγεί τους μηχανισμούς παραγωγής της ραδιενέργειας και τις βιολογικές επιπτώσεις ιονίζουσας ακτινοβολίας.

Προαπαιτούμενες Γνώσεις

όχι

Περιεχόμενα

Ρευστά: Πυκνότητα, πίεση, αρχή του Pascal, αρχή του Αρχιμήδη, εξίσωση συνέχειας, εξίσωση Bernoulli. Ηλεκτρισμός-Μαγνητισμός: Hλεκτρικό φορτίο, αγωγοί, μονωτές, νόμος Coulomb, ηλεκτρικό πεδίο, δυναμικές γραμμές, ροή ηλεκτρικού πεδίου, νόμος Gauss, ηλεκτρικό δυναμικό, ηλεκτρική διπολική ροπή, ηλεκτρική δυναμική ενέργεια, χωρητικότητα, διηλεκτρικά. Ηλεκτρικό ρεύμα, αντίσταση, νόμος Ohm, νόμοι Kirchhoff, ηλεκτρικό δυναμικό. Μαγνητικό πεδίο, μαγνητικό δίπολο, νόμος Biot-Savart, νόμος Ampere, μαγνητικά υλικά. Κύματα: Βασικές έννοιες: Απλή αρμονική ταλάντωση, μηχανικά κύματα, αρχή επαλληλίας, συμβολή, στάσιμα κύματα, ηλεκτρομαγνητικά κύματα - φως. Γεωμετρική Οπτική: ανάκλαση, διάθλαση, είδωλα, λεπτοί φακοί, συστήματα φακών, πόλωση, νόμος Brewster, διασκεδασμός, μικροσκόπιο, ανθρώπινο μάτι. Κυματική Οπτική: Συμφωνία, συμβολή, περίθλαση, διακριτική ικανότητα, ανάκλαση Bragg. Ατομική-Μοριακή Φυσική: Υλοκύματα de Broglie, αρχή αβεβαιότητας, ατομικό μοντέλο Bohr, εξίσωση Schrodinger, κυματοσυνάρτη, τροχιακά, σπιν, κβαντικοί αριθμοί, απαγορευτική αρχή, περιοδικός πίνακας, ακτίνες Χ. Είδη μοριακών δεσμών: ετεροπολικός, ομοιοπολικός, δεσμός υδρογόνου, δεσμοί Van der Waals. Ταλάντωση, περιστροφή μορίων, μοριακά φάσματα. Πυρηνική Φυσική: Σύσταση και μέγεθος πυρήνα, ισότοπα, πυρηνικές δυνάμεις, ραδιενέργεια, ακτινοβολίες α, β και γ, βιολογικές επιπτώσεις ιονίζουσας ακτινοβολίας, ραδιοχρονολόγηση.