Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζονται εφαρμογές της φυσικής στα βιολογικά φαινόμενα. Πιο συγκεκριμένα, ερμηνεύουμε τις λειτουργίες των έμβιων όντων, που τα θεωρούμε σαν συστήματα, υπό το πρίσμα των αρχών της φυσικής. Γι’ αυτό το λόγο γίνεται ανάπτυξη γνωστικού αντικειμένου της φυσικής με παραδείγματα και εφαρμογές στη βιολογία, καθώς επίσης και του γνωστικoύ αντικειμένου της βιολογίας με έμφαση στην ανατομία – φυσιολογία.
Η ανάπτυξη γίνεται με τέτοιο τρόπο ώστε να εκπληρώνεται ο σκοπός της παρούσης εργασίας που είναι η μεταφορά της γνώσης στη διδακτική πράξη.
Οι έννοιες μελετώνται στη βάση της διαθεματικής προσέγγισης της γνώσης. Γίνεται προέκταση των εννοιών της φυσικής οι οποίες χρησιμοποιούνται και σε άλλα πεδία επιστημών, όπως είναι της αγωγής υγείας και φυσικής αγωγής. Επιπλέον, μέσα από τις ενδεικτικές διδασκαλίες που υπάρχουν στο δεύτερο μέρος γίνεται αξιοποίηση της υιοθέτησης ορθών συμπεριφορών και στάσεων από τους μαθητές.
Επιπροσθέτως, περιέχονται στην εργασία και εφαρμογές της κλιμάκωσης (scaling) που αφορούν τα έμβια όντα.
Το πρώτο κεφάλαιο αναφέρεται στη βλαπτικότητα των ιοντιζουσών ακτινοβολιών. Ξεκινούμε με την αναφορά στη ραδιενέργεια. Εν συνεχεία μελετώνται οι ιοντίζουσες ακτινοβολίες και οι επιδράσεις τους στους οργανισμούς. Εξηγούνται οι βλάβες που προκαλούνται στους ιστούς εξαιτίας των ελευθέρων ριζών. Τέλος, αναφερόμαστε στην δόση της απορροφώμενης ιοντίζουσας ακτινοβολίας (ενέργεια/μάζα) από κάποιο υλικό, όπου στη συνέχεια, μέσα από μετρούμενες βιολογικές ποσότητες, καθορίζονται τα βλαπτικά αποτελέσματα που επιφέρουν στους ιστούς και στον οργανισμό.
Στο δεύτερο κεφάλαιο, μελετάται η λειτουργία του κυκλοφορικού μέσα από τους νόμους της μηχανικής των ρευστών. Επίσης, μέσα από το νόμο του Laplace, ερμηνεύουμε τις δυνάμεις που ασκούνται στα αγγειακά τοιχώματα λόγω της αρτηριακής πίεσης. Στο τελευταίο μέρος του κεφαλαίου προσομοιάζεται το πέταγμα των πτηνών με την πτήση των αεροπλάνων.
Στο τρίτο και τελευταίο κεφάλαιο ασχολούμαστε πρώτα με την ενέργεια στους ζωντανούς οργανισμούς, όπου ισχύουν οι νόμοι της θερμοδυναμικής. Ακολουθεί η εξήγηση της θερμορρύθμισης και η σπουδαιότητά της στα πλαίσια της λειτουργίας της ως ομοιοστατικού μηχανισμού.
In this thesis, applications of Physics to biological phenomena are studied. Particularly, the functions of living beings, which are considered as systems, are explicated through the prism of physical principles. To that end, two subjects are developed: Physics with examples and applications in Biology, and Biology with emphasis on anatomy/physiology.
The development is done in such a way as to fulfill the purpose of the present study which is the transfer of knowledge to the educational practice.
Concepts are studied on the basis of the interdisciplinary approach to learning. Physical concepts which are used in other scientific fields, such as health education and physical education, are extended. Furthermore, through the reference teaching material presented in the second part of the thesis, the adoption of proper behavior and attitudes of the students is utilized.
In addition, applications of scaling as concerned by living beings are included in the thesis.
The first chapter deals with the harmfulness of ionizing radiation. We start by discussing radioactivity. Then, we study ionizing radiation and its effects on living organisms. We elaborate on the damage caused to living tissue due to free radicals. Finally, we talk about the amount of ionizing radiation (energy/mass) absorbed by a material, and then, based on measurable biological quantities, we identify its detrimental effects on living tissue and organisms.
In the second chapter, the operation of the circulatory system is studied based on fluid mechanics principles. In addition, using Laplace’s Law, we explain the forces acting on the vascular walls due to arterial pressure.
In the second part of this chapter, the flight of birds is paralleled to the flight of airplanes.
The third and last chapter, first deals with the notion of energy in living organisms for which the laws of thermodynamics apply. Then, thermoregulation and its significance as an homeostatic mechanism is explained.
Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Main Files
Εφαρμογές της Φυσικής στη Βιολογία - Identifier: 74338
Internal display of the 74338 entity interconnections (Node labels correspond to identifiers)
