Poslední úprava: Scholtz Vladimír doc. Ing. Ph.D. (04.01.2018)
Předmět nabízí fyzikální pohled a fyzikální interpretaci známých poznatků napříč problematikou vyučovanou na naší škole. V úvodu předmět podává přehled současné moderní fyziky tak, aby studenti měli základní představu o kvantové mechanice, teoriích relativity a vzniku a vývoji Země a života na ní, což jsou poznatky, se kterými se při studiu obvykle nesetkají. Dále předmět ukazuje aplikaci poznatků z matematiky na jednoduchém modelování chování živých organismů a jiných systémů. Dále podává fyzikální interpretaci známých základních poznatků termodynamiky a fyzikální chemie, vlastností biologických membrán, difúze, osmózy, povrchového napětí atd. Ke konci se předmět věnuje dalším zajímavým tématům jako je biomechanika, biofyzika vidění a slyšení, šíření akčních potenciálů, neurony a neuronové sítě, inteligence a umělá inteligence, interakce záření s organismy, nebo fyzikální metody mikrobiální dekontaminace apod.
Poslední úprava: Scholtz Vladimír doc. Ing. Ph.D. (06.02.2018)
This course presents the physical point of view and the physical interpretation of chemical knowledges toughed in our university. In introduction, the brief overview of modern physics, the creation and evolution of Earth and life are given. Next, this course presents the application of mathematical knowledge for basic modeling of behavior of life organisms and other systems. It presents the physical interpretation of basic rules of thermodynamic and physical chemistry, biological membranes, diffusion, osmoses, surface tension etc. At the end, it presents interesting topics as biomechanics, biophysics of seeing and hearing, action potential, neurons and neural network, intelligence and artificial intelligence, radiation interaction with organisms, or physical methods of microbial decontamination.
Výstupy studia předmětu -
Poslední úprava: Scholtz Vladimír doc. Ing. Ph.D. (04.01.2018)
Studenti budou umět aplikovat fyzikální a matematické zákonitosti na objekty živé přírody a vysvětlit podstatu fyzikálních dějů v biologických objektech a chování biologických i obecných systémů.
Poslední úprava: Scholtz Vladimír doc. Ing. Ph.D. (06.02.2018)
Student will be able to:
apply the laws of physics and mathematics to objects of wildlife and interpret the principles of physical processes in biological objects and the behavior of both biological and general systems.
Literatura -
Poslední úprava: Scholtz Vladimír doc. Ing. Ph.D. (06.02.2018)
Z: Hrazdira I. a kol.: Biofyzika, Avicenum, Praha, 1983
Z: Krempaský, J.: Synergetika, Slovenská technická univerzita Bratislava, 2001
D: Kulhánek P.: Moderní kosmologie, Hvězdárna Valašské Meziříčí, 2011, http://www.aldebaran.cz/download/Kosmologie.pdf
D: Hrazdira I., Mornstein V., Lékařská biofyzika a přístrojová technika, Neptun, 2001, ISBN 80-902896-1-4
Poslední úprava: Scholtz Vladimír doc. Ing. Ph.D. (06.02.2018)
R: Hrazdira I. a kol.: Biofyzika, Avicenum, Praha, 1983
R: Krempaský, J.: Synergetika, Slovenská technická univerzita Bratislava, 2001
A: Kulhánek P.: Moderní kosmologie, Hvězdárna Valašské Meziříčí, 2011, http://www.aldebaran.cz/download/Kosmologie.pdf
A: Hrazdira I., Mornstein V., Lékařská biofyzika a přístrojová technika, Neptun, 2001, ISBN 80-902896-1-4
A: Biophysics, Glaser R., Springer Verlag 2009, ISBN 3-540-67088-2
Studijní opory -
Poslední úprava: Scholtz Vladimír doc. Ing. Ph.D. (04.01.2018)
Poslední úprava: Scholtz Vladimír doc. Ing. Ph.D. (06.02.2018)
Přednášky, cvičení, laboratoře.
Poslední úprava: Scholtz Vladimír doc. Ing. Ph.D. (06.02.2018)
Lectures, seminars, laboratories.
Sylabus -
Poslední úprava: Scholtz Vladimír doc. Ing. Ph.D. (04.01.2018)
1. Vznik a formace Vesmíru, života a organických struktur - Možnosti a nutné predispozice.
2. Evoluční teorie, evoluční strategie. Chování biologických, chemických a sociálních systémů.
3. Jednorozměrné dynamické systémy, matematické modely, vyšetřování chování, metody přibližného řešení a odhad chování, aplikace na biofyzikální systémy.
4. Vícerozměrné dynamické systémy, matematické modely, vyšetřování chování, metody přibližného řešení a odhad chování, fázový portrét, aplikace na biofyzikální systémy.
5. Termodynamika života: Základy biochemických reakcí, problémy entropie a informace.
6. Rozhraní a gradienty: termodynamika transportu, pasivní a aktivní transport.
7. Morfologie a funkce různých biologických membrán v přenosu látek a energie.
8. Elektrické vlastnosti membrán, akční potenciál. Elektrické projevy organismů.
9. Akční potenciál nervového vlákna. Neurony a neuronové sítě. Přirozená a umělá inteligence.
10. Biomechanika: fraktální biologické struktury, pohybové ústrojí, proudění newtonovských a nenewtonovských kapalin, tok krve, krevní tlak, létání.
11. Samoorganizace a vznik biologických struktur: vznik fraktálních struktur, vznik mnohobuněčních organismů, reakčně-difuzní model morfologie živočichů (bakteriální kolonie, textura ulit).
12. Biofyzika zraku: geometrická optika, lidské oko, vady a jejich korekce, jiné typy očí, optické přístroje.
13. Biofyzika zvuku: fyzikální popis zvuku, sluchový orgán, hudba, produkce zvuku.
14. Ionizující a neionizující záření a jeho interakce s hmotou a živými tkáněmi.
Poslední úprava: Scholtz Vladimír doc. Ing. Ph.D. (06.02.2018)
1. Creation and formation of Universe, life and organic structures - possibilities and prepositions.
2. Evolution theory, evolution strategies. Behavior of biological, chemical and social systems.
3. One dimensional dynamic systems, mathematical models, examination, methods of approximative solution and estimation of behavior, application on biophysical systems.
4. Multidimensional dynamic systems, mathematical models, examination, methods of approximative solution and estimation of behavior, phase portrait, application on biophysical systems.
5. Thermodynamics of life: Principles of biochemical reactions, problem of entropy and information.
6. Boundaries and gradients: thermodynamic of transport, passive and active transport.
7. Morphology and function of several biological membranes for transport of material and energy.
8. Electrical characteristics of membranes, action potential.
9. Action potential of neural fibers. Neurons and neural networks. Intelligence and artificial intelligence.
11. Self-organization and creation of biological structures: formation of fractal structures, multicellular organisms, reaction-diffusion model of animal morphology (bacterial colonies, texture of shells).
12. Optics (geometrical optics, the human eye, defects and their correction).
13. Acoustics (organ of hearing, hearing theory, ultrasound).
14. Ionizing radiation. Consequence of the interaction of ionizing radiation with matter.
Studijní prerekvizity -
Poslední úprava: Scholtz Vladimír doc. Ing. Ph.D. (04.01.2018)
Fyzika I a Matematika I nebo ekvivalentní
Poslední úprava: Scholtz Vladimír doc. Ing. Ph.D. (07.01.2014)
Physics I and Mathematics I or equivalent
Podmínky zakončení předmětu -
Poslední úprava: Scholtz Vladimír doc. Ing. Ph.D. (04.01.2018)
Podmínkou získání zápočtu je absolvování seminářů, laboratorních cvičení a závěrečný test. Zkouška je písemnou i ústní formou.
Poslední úprava: Scholtz Vladimír doc. Ing. Ph.D. (17.10.2015)