Informatie opleidingsonderdeel

Fysica en Leven (3762)
Contactpersoon :	Prof. dr. Jean MANCA


Coördinerend verantwoordelijke :	Prof. dr. Jean MANCA

Co-titularis :	Prof. dr. Bart CLEUREN

Lid van het onderwijsteam :	De heer Jaroslav HRUBY
	De heer Nicolas CACHOT
	De heer Rik LEMPENS

Onderwijstaal : Nederlands

Examencontract: niet mogelijk

Studierichting

Studiebelastingsuren

Studiepunten

P3 SBU

P3 SP

2^de Examenkans¹

Tolerantie²

Eindcijfer³

1ste bachelorjaar in de fysica

Verplicht

135

5,0

135

5,0

Numeriek

Eindcompetenties

EC	EC 2: De bachelor Fysica kan verschillende basistheorieën van de fysica combineren in de bestudering van meer complexe verschijnselen zoals die bijvoorbeeld voorkomen in de fysica van de gecondenseerde materie, de astrofysica, de atomaire fysica, de kern- en deeltjesfysica en de biofysica.
EC	EC 3: De bachelor Fysica kan modellen en technieken uit de fysica en andere wetenschappelijke domeinen gebruiken voor het oplossen van multidisciplinaire problemen.

EC = eindcompetenties DC = deelcompetenties BC = beoordelingscriteria

Inhoud

In deze inleidende cursus worden elementen vanuit de fysica geplaatst in de context van de biologie en de fysiologie. Dit opleidingsonderdeel bevat volgende themas: biomechanica, transport van materie en elektrische verschijnselen. Elk van de themas is volledig gekaderd in de biomedische context. In het thema mechanica worden methoden besproken om de krachten van spieren en op botten te berekenen in evenwichtssituaties. Ook de wandspanningen in cilindrische en sferische vaten worden behandeld. In het thema transport komen zowel vloeistofstromen als moleculaire transportverschijnselen aan bod. In het thema elektrische verschijnselen wordt aandacht besteed aan membraancapaciteit, membraanpotentiaal en elektrische equivalente schemas voor de berekening van de membraanpotentiaal en specifieke elektrische fenomenen bij de axon van de zenuwcel.

Na het afronden van dit opleidingsonderdeel wordt het volgende van de student verwacht:

Thema mechanica

De student kan de spierkrachten berekenen op het skelet van het menselijk lichaam in verschillende posities.
De student kan het fenomeen van de oppervlaktespanning beschrijven en kent de effecten van surfactantmoleculen op de oppervlaktespanning.
De student kan de spanning-rek-relatie voor biomaterialen interpreteren.
De student kent de Maxwell en Kelvin-Voight modellen voor viscoelastische biomaterialen en kan deze toepassen.
De student kan de wet van Laplace aan gekromde oppervlakken afleiden en toepassen.

Thema transport

De student kan het continuïteitsbeginsel en de wet van Bernoulli bij stromende fluïda afleiden en toepassen.
De student kan het begrip viscositeit definiëren en kan aangeven waarom bloed zich gedraagt als een niet-Newtoniaanse vloeistof.
De student kan de wet van Poiseuille voor de laminaire stroming van viskeuze vloeistoffen afleiden en het begrip stromingsweerstand definiëren en hanteren.
De student kan de belangrijkste fysische aspecten mbt vloeistofstroming en mechanische spanningen toepassen op het cardiovasculair systeem.
De student kan het effect van versnelling op de drukken in de systemische circulatie beschrijven.
De student kent de de micro- en macroscopische beschrijving van het diffusieproces (random walk, wet van Fick)
De student kan de mastervergelijking voor een eenvoudig model voor een moleculaire motor afleiden en gebruiken om bepaalde eigenschappen van die moleculaire motor te bestuderen en te vergelijken met experimentele gegevens.
De student kan de Michaelis-Menten vergelijking afleiden en gebruiken om enzymatische reacties te analyseren.
De student kent de basisbeginselen van passief en actief transport doorheen het celmembraan.

Thema elektrisch gerelateerde fenomenen

De student kent de factoren die de membraancapaciteit van een biologische cel bepalen en kan de membraancapaciteit berekenen indien deze factoren numeriek zijn gekend.
De student kan het exo- en endocytoseproces kwalitatief beschrijven en het verband leggen met de gerelateerde veranderingen in de membraancapaciteit
De student kan kwalitatief beschrijven hoe de combinatie van concentratieverschillen over de plasmamembraan en elektrische effecten leiden tot de membraanpotentiaal bij een cel.
De student kan de ladingscheiding nabij het plasmamembraan afschatten die optreedt wanneer er een potentiaalverschil over een membraan staat.
De student kent de betekenis van de Nernstpotentiaal met betrekking tot de passieve beweging van ionen door het celmembraan en kan de Nernstpotentiaal berekenen.
De student kan de rol van de Na⁺-K⁺ pomp beschrijven in de beweging van ionen doorheen het celmembraan.
De student kan voor gegeven Nernstpotentialen en conductanties een equivalent elektrisch schema opstellen dat toelaat de membraanpotentiaal en de ionenstromen te berekenen.
De student kan de werking de Na⁺-K⁺ pomp in een elektrisch equivalent schema voorstellen.
De student kan aan de hand van een elektrisch equivalent schema uitleggen waarom de veranderingen van de membraanpotentiaal altijd trager zijn dan de veranderingen van de stroom doorheen de celmembraan.
De student kan de kabelvergelijking afleiden en deze toepassen op bepaalde situaties voor het axon van de zenuwcel.
De student kan het mechanisme van de actiepotentiaal bij een zenuwcel kwalitatief beschrijven.
De student kan de elektrische potentiaal in de buurt van een gedeeltelijk gedepolariseerde cel afleiden.

Organisatie- / Werkvormen

Organisatievormen
	Hoorcollege ✔
	Practicum ✔
	Werkzittingen ✔
	Zelfstudieopdracht (ZSO) ✔
Werkvormen
	Oefeningen ✔
	Verslag ✔

Evaluatie

Periode 3 Studiepunten 5,00

Evaluatievorm

Schriftelijk examen

100 %

Gesloten-boek

✔

Open vragen

✔

Evaluatievoorwaarden (deelname en/of slagen)

✔

Voorwaarden

Dit opleidingsonderdeel bevat een practicum omtrent de stroming van fluida en een computerpracticum omtrent het thema transport. Deelname aan alle practica is verplicht. De verslagen van deze practica dienen als goed te zijn beoordeeld.

Gevolg

1. De student(e) die ongewettigd afwezig is op 1 of meer practica, krijgt voor het opleidingsonderdeel als eindresultaat een "N" ("examenonderdeel niet volledig afgelegd: ongewettigd afwezig voor onderde(e)len van de evaluatie") en dient deze practica het komende academiejaar bij te wonen (en goedkeuring te krijgen voor de verslagen) om het eindresultaat te verkrijgen. De student(e) dient zich in dit geval het komende academiejaar opnieuw in te schrijven voor het opleidingsonderdeel.

2. De student(e) van wie een of meerdere practicumverslagen als onvoldoende zijn beoordeeld, krijgt voor het opleidingsonderdeel als eindresultaat een "fail" ongeacht zijn resultaat op het examen.

Tweede examenkans

Evaluatievorm tweede examenkans verschillend van eerste examenkans

Toelichting evaluatievorm

1. De practica kunnen niet hernomen worden in de tweede examenkans
2. De student(e) van wie de verslagen als goed zijn beoordeeld (pass) in de eerste examenkans, behoudt deze pass voor de berekening van het eindresultaat van het opleidingsonderdeel in de tweede examenkans.
3. De student(e) van wie een of meerdere verslagen als onvoldoende zijn beoordeeld, kan deze in de tweede examenkans éénmaal herwerken en indienen voor een door de docent gecommuniceerde datum. De student(e) kan er dan voor kiezen om het punt van het examen uit de eerste examenkans te behouden als examencijfer voor de tweede examenkans, op voorwaarde dat hij/zij een tolereerbaar cijfer behaalde op het examen.
4. Een pass op alle practicumverslagen wordt automatisch overgedragen naar volgend academiejaar indien de student het opleidingsonderdeel zou moeten hernemen.
5. Indien een student aan het einde van het academiejaar niet geslaagd is voor het opleidingsonderdeel, kan -op vraag van de student- het deelresultaat voor het examenonderdeel behouden blijven in de eerstvolgende examenkans bij herinschrijving in het opleidingsonderdeel als de student een minimumscore van 50% behaalde voor het betreffende onderdeel. Lagere deelcijfers zijn niet overdraagbaar naar een volgende inschrijving in het opleidingsonderdeel.

Begincompetenties

Dit opleidingsonderdeel maakt gebruik van Matlab en van elementen van de opleidingsonderdelen Mechanica, Elektromagnetisme en Calculus.

Verplichte cursussen (gedrukt door boekhandel)

Deel M. Ameloot

Verplicht studiemateriaal

Cursustekst met studieleidraad

Educatieve master in de wetenschappen en technologie - keuze voor vakdidactiek fysica

Keuze

162

6,0

162

6,0

Numeriek

Eindcompetenties

WET 1. De educatieve master heeft gevorderde kennis van en inzicht in de domeindisciplines relevant voor zijn specifieke vakdidactiek(en).

EC = eindcompetenties DC = deelcompetenties BC = beoordelingscriteria

Inhoud

Na het afronden van dit opleidingsonderdeel wordt het volgende van de student verwacht:

Thema mechanica

De student kan de spierkrachten berekenen op het skelet van het menselijk lichaam in verschillende posities.
De student kan het fenomeen van de oppervlaktespanning beschrijven en kent de effecten van surfactantmoleculen op de oppervlaktespanning.
De student kan de spanning-rek-relatie voor biomaterialen interpreteren.
De student kent de Maxwell en Kelvin-Voight modellen voor viscoelastische biomaterialen en kan deze toepassen.
De student kan de wet van Laplace aan gekromde oppervlakken afleiden en toepassen.

Thema transport

De student kan het continuïteitsbeginsel en de wet van Bernoulli bij stromende fluïda afleiden en toepassen.
De student kan het begrip viscositeit definiëren en kan aangeven waarom bloed zich gedraagt als een niet-Newtoniaanse vloeistof.
De student kan de wet van Poiseuille voor de laminaire stroming van viskeuze vloeistoffen afleiden en het begrip stromingsweerstand definiëren en hanteren.
De student kan de belangrijkste fysische aspecten mbt vloeistofstroming en mechanische spanningen toepassen op het cardiovasculair systeem.
De student kan het effect van versnelling op de drukken in de systemische circulatie beschrijven.
De student kent de de micro- en macroscopische beschrijving van het diffusieproces (random walk, wet van Fick)
De student kan de mastervergelijking voor een eenvoudig model voor een moleculaire motor afleiden en gebruiken om bepaalde eigenschappen van die moleculaire motor te bestuderen en te vergelijken met experimentele gegevens.
De student kan de Michaelis-Menten vergelijking afleiden en gebruiken om enzymatische reacties te analyseren.
De student kent de basisbeginselen van passief en actief transport doorheen het celmembraan.

Thema elektrisch gerelateerde fenomenen

De student kent de factoren die de membraancapaciteit van een biologische cel bepalen en kan de membraancapaciteit berekenen indien deze factoren numeriek zijn gekend.
De student kan het exo- en endocytoseproces kwalitatief beschrijven en het verband leggen met de gerelateerde veranderingen in de membraancapaciteit
De student kan kwalitatief beschrijven hoe de combinatie van concentratieverschillen over de plasmamembraan en elektrische effecten leiden tot de membraanpotentiaal bij een cel.
De student kan de ladingscheiding nabij het plasmamembraan afschatten die optreedt wanneer er een potentiaalverschil over een membraan staat.
De student kent de betekenis van de Nernstpotentiaal met betrekking tot de passieve beweging van ionen door het celmembraan en kan de Nernstpotentiaal berekenen.
De student kan de rol van de Na⁺-K⁺ pomp beschrijven in de beweging van ionen doorheen het celmembraan.
De student kan voor gegeven Nernstpotentialen en conductanties een equivalent elektrisch schema opstellen dat toelaat de membraanpotentiaal en de ionenstromen te berekenen.
De student kan de werking de Na⁺-K⁺ pomp in een elektrisch equivalent schema voorstellen.
De student kan aan de hand van een elektrisch equivalent schema uitleggen waarom de veranderingen van de membraanpotentiaal altijd trager zijn dan de veranderingen van de stroom doorheen de celmembraan.
De student kan de kabelvergelijking afleiden en deze toepassen op bepaalde situaties voor het axon van de zenuwcel.
De student kan het mechanisme van de actiepotentiaal bij een zenuwcel kwalitatief beschrijven.
De student kan de elektrische potentiaal in de buurt van een gedeeltelijk gedepolariseerde cel afleiden.

Organisatie- / Werkvormen

Organisatievormen
	Hoorcollege ✔
	Practicum ✔
	Werkzittingen ✔
	Zelfstudieopdracht (ZSO) ✔
Werkvormen
	Oefeningen ✔
	Verslag ✔

Evaluatie

Periode 3 Studiepunten 6,00

Evaluatievorm

Schriftelijk examen

100 %

Gesloten-boek

✔

Open vragen

✔

Evaluatievoorwaarden (deelname en/of slagen)

✔

Voorwaarden

Gevolg

1. De student(e) die ongewettigd afwezig is op 1 of meer practica, krijgt voor het opleidingsonderdeel als resultaat een "N" ("examenonderdeel niet volledig afgelegd: ongewettigd afwezig voor onderde(e)len van de evaluatie") en dient deze practica het komende academiejaar bij te wonen (en goedkeuring te krijgen voor de verslagen) om het eindresultaat te verkrijgen. De student(e) dient zich in dit geval het komende academiejaar opnieuw in te schrijven voor het opleidingsonderdeel.

2. De student(e)van wie een of meerdere practicumverslagen als onvoldoende zijn beoordeeld, krijgt voor het opleidingsonderdeel als eindresultaat een "fail" ongeacht zijn resultaat op het examen.

Tweede examenkans

Evaluatievorm tweede examenkans verschillend van eerste examenkans

Toelichting evaluatievorm

Begincompetenties

Dit opleidingsonderdeel maakt gebruik van Matlab en van elementen van de opleidingsonderdelen Mechanica, Elektromagnetisme en Calculus.

Verplichte cursussen (gedrukt door boekhandel)

Deel M. Ameloot

Verplicht studiemateriaal

Cursustekst met studieleidraad

¹ examenregeling art.1.3, lid 4.

² examenregeling art.4.7, lid 2.

³ examenregeling art.2.2, lid 3.

Legende
SBU : studiebelastingsuren	SP : studiepunten	N : Nederlands	E : Engels

Fysica en Leven (3762)