PLANIFICACIÓN AÑO ACADÉMICO Profesorado de Física Decreto Provincial N 0696/01. Carrera: Modalidad de Dictado: González, Darío Alberto

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1 Escuela Normal Superior N 32 General San Martín Saavedra 1751 (3000) Santa Fe Tel./Fax (0342) PLANIFICACIÓN AÑO ACADÉMICO 2016 Carrera: Profesorado de Física Decreto Provincial N 0696/01 Espacio: Física II Horas: 7 horas Dictado: Anual Modalidad de Dictado: Materia Curso: 2do Año Docente: González, Darío Alberto 1

2 FUNDAMENTACIÓN Esta unidad curricular se centra en el estudio del comportamiento de los fluidos en el movimiento, del transporte de energía por ondas mecánicas en los medios continuos y de los fenómenos térmicos. Desde el punto de vista conceptual, se trata de profundizar y extender las nociones de trabajo y energía, y re-significar la importancia de los teoremas de conservación en el estudio de sistemas físicos macroscópicos supuestos continuos. Es importante comprender que la descripción de los fenómenos estudiados y la predicción de comportamientos pueden realizarse sobre la base de un reducido número de variables medibles y sin recurrir a un modelo de estructura microscópica interna. El análisis de los fluidos en movimiento, basado en la hipótesis de continuidad de los mismos, está centrado en los principios y leyes fundamentales de la Hidrodinámica, contenidos que son objeto de enseñanza en la eduación secundaria, con amplias aplicaciones en el quehacer diario. Desde esa perspectiva se pueden interpretar fenómenos tales como el vuelo de los aviones, la circulación de la sangre en el cuerpo, la formación de los vientos, entre otros. En el caso particular de los fenómenos térmicos, el desarrollo en torno a los principios de la Termodinámica se complementa con una introducción a la Mecánica Estadísitica como perspectiva contemporánea para interpretar las variables, los estados termodinámicos y los procesos con un modelo microscópico de partículas. Los contenidos termodinámicos con importantes en los desarrollos de la Química y la Biología, así como en los estudios interdisciplinares actuales sobre el Ambiente y su Sostenibilidad. Teniendo en cuenta los contenidos abordados en Física I y Química I es importante discutir cuándo es válida la hipótesis de continuidad de la materia y cuándo deber ser abandonada recurriendo a la naturaleza discontinua del sistema en estudio. En esta unidad curricular se introduce el modelo de ondas en la descripción de fenómenos de transporte de energía a través de un medio material. Las características de las ondas mecánicas y el análisis de fenómenos como las ondas en cuerdas, en superficies líquidas y el sonido son objeto de estudio para comprender la potencialidad explicativa del formalismo ondulatorio. La introducción del modelo ondulatorio como modelo matemático requiere reconocer la idea de continuidad que subyace en la interpretación de la propagación de la energía en un medio material y considerar las aproximaciones necesarias para su aplicación en diferentes situaciones. La resolución de la ecuación de onda y su interpretación requiere conocimientos matemáticos acerca de las ecuaciones diferenciales, contenido que se trabaja en la unidad curricular Análisis Matemático II. OBJETIVOS GENERALES Re-significar la importancia de los teoremas de conservación en el estudio de los sistemas físicos macroscópicos supuestos continuos. Comprender que la descripción de los fenómenos en estudio y la predicción de sus comportamientos pueden realizarse sobre la base de un reducido número de variables medibles sin recurrir a un modelo de estructura de microscópica interna. Lograr discernir sobre cuándo resulta válida la hipótesis de la continuidad de la materia y cuándo debe ser abandonada recurriendo a la naturaleza discontinua del sistema en estudio. 2

3 CONTENIDOS Unidad I: MECÁNICA DE LOS FLUIDOS Estática de los fluidos. Densidad. Presión en un fluido. Principio de Pascal. Manómetros. Bombas de vacío. Principio de Arquímedes. Fuerzas contra un dique. Tensión superficial. Ángulo de contacto y capilaridad. Dinámica de los fluidos. Ecuación de continuidad. Ecuación de Bernoulli. Aplicaciones de la ecuación. Viscosidad. Presión osmótica. Ley de Poiseuille. Ley de Stokes. Número de Reynolds: Unidad II: TEMPERATURA Y CALOR Temperatura y expansión. El concepto de temperatura. Equilibrio térmico. Ley cero de la Termodinámica. Termómetros. Escalas termométricas. Dilatación térmica. Esfuerzos térmicos. Cantidad de calor. Transferencia de calor. Cantidad de calor. Capacidad calorífica. Cambios de fase. Transferencia de calor. Conducción. Flujo calorífico radial. Convección. Radiación. Ley de Stefan Boltzmann. El emisor ideal. Unidad III: PROPIEDADES TÉRMICAS DE LA MATERIA Ecuaciones de estado. La ecuación del gas ideal. La ecuación de Van der Waals. Gráficas pv. Propiedades moleculares de materia. Moléculas y fuerzas moleculares. Moles y número de Avogadro. Modelo cinético-molecular del gas ideal. Colisiones y presión de gas. Presión y energía cinéticas moleculares. Rapideces moleculares. Choques entre moléculas. Capacidades caloríficas. Capacidades caloríficas de los gases. Capacidades caloríficas de sólidos. Rapideces moleculares. La distribución de Maxwell-Boltzmann. Fases de la Materia. Superficies pvt Unidad IV: TERMODINÁMICA La primera ley de la termodinámica. Sistemas termodinámicos. Signos del calor y el trabajo en termodinámica. Trabajo realizado al cambiar el volumen. Trayectoria entre estados termodinámicos. Trabajo efectuado en un proceso termodinámico. Calor agregado en un proceso termodinámico. Energía interna y la primera ley de la termodinámica. Procesos cíclicos y sistemas aislados. Cambios infinitesimales de estado. Tipos de procesos termodinámicos (proceso adiabático proceso isocórico proceso isobárico proceso isotérmico). Energía interna de un gas ideal. Capacidad calorífica del gas ideal. Relación entre C p y C v para un gas ideal. Proceso adiabático para el gas ideal. Relación entre V, T y p. La segunda ley de la termodinámica. Dirección de los procesos termodinámicos. Desorden y procesos termodinámicos. Máquinas térmicas. Fuente Fría y Caliente. Diagrama de flujo de energía y eficiencia. Motores de combustión interna. El ciclo Otto. El ciclo Diesel. Refrigeradores. La segunda ley de la termodinámica. Replanteamiento de la segunda ley. El ciclo de Carnot. Pasos del ciclo de Carnot. El refrigerador de Carnot. Ciclo de Carnot y la segunda ley. La escala de temperatura Kelvin. Entropía. Entropía y desorden. Entropía en los procesos reversibles e irreversibles. Entropía y la segunda ley. Interpretación microscópica de la entropía. Cálculo de la entropía. Estados microscópicos y segunda ley. Unidad V: ONDAS MECÁNICAS 3

4 Ondas mecánicas. Tipos de ondas mecánicas. Ondas periódicas. Descripción matemática de una onda. Rapidez de una onda transversal. Energía del movimiento ondulatorio. Interferencia de ondas, condiciones de frontera y superposición. Ondas estacionarias en una cuerda. Modos normales de una cuerda. Unidad VI: SONIDO Y EL OÍDO Ondas sonoras. Ondas sonoras como fluctuaciones de presión. Percepción. Rapidez de las ondas sonoras. Intensidad del sonido. Escala de decibeles. Ondas sonoras estacionarias y modos normales. Resonancia. Interferencia de ondas. Pulsos. El efecto Doppler. Ondas de choque. a) CONTENIDOS PROCEDIMENTALES Identificación de problemas y planteo de preguntas problematizadoras. Recolección, selección y organización de información de diferentes fuentes. Selección de datos apropiados para el planteo y la resolución de problemas. Interpretación de información. Análisis e interpretación de situaciones a partir de principios y modelos. Comunicación de información. b) CONTENIDOS ACTITUDINALES Curiosidad e interés por aprender. Respeto por el pensamiento ajeno y el conocimiento producido por otros. Valoración de un espacio de investigación en el país que contribuya al desarrollo del conocimiento científico. Valoración del trabajo cooperativo y solidario en la construcción de conocimientos. Valoración del buen clima de funcionamiento grupal basado en la propuesta de una tarea que promueva el interés y el respeto mutuo. Valoración crítica de las posibilidades y limitaciones de las ciencias naturales en su aporte a la comprensión y la transformación del mundo natural. Posición reflexiva, analítica, crítica y prospectiva ante los mensajes de los medios de comunicación respecto de la divulgación científica.- ACTIVIDADES METODOLÓGICAS Se orientará al alumno hacia el estudio independiente a través de la provisión de material seleccionado para su lectura y apropiación de los distintos contenidos conceptuales. En todo momento se tratará que el alumno descubra conceptos, relaciones y principios con la ayuda y guía del profesor, ya sea en forma oral o mediante la resolución de ejercicios y/o problemas gradualmente pautados. Para cada tema se prevé un grupo de ejercicios y problemas de: fijación, refuerzo, razonamiento y profundización e integración. Las actividades problemáticas a desarrollar, una vez resuelto de manera escrita, deberán ser explicadas por los alumnos en forma oral, pudiendo de este modo fundamentar sus procedimientos y mejorar su expresión oral. 4

5 TÉCNICAS Y RECURSOS Exposiciones dialogadas.- Formulación y evaluación de modelos.- Resolución de problemas.- Planteo de problemas.- Trabajos con software educativos.- Trabajos en el laboratorio.- Aula virtual.- INFORMACIÓN SOBRE CORRELATIVIDADES PARA RENDIR Física II Aprobado Física I Análisis Matemático II Debe tener Regularizado BIBLIOGRAFÍA Saers. Zemansky.Young. Física Universitaria. Editorial. Addison Wesley.- Paul G Hewitt. Física Conceptual. Editorial. Addison Wesley Longman.- J. A. Fidalgo M. R. Fernández problemas de Física General. Editorial Everest, S.A.- Entropía. Dr. Esteban Calzetta. Colección: Las Ciencias Naturales y la Matemática. Ministerio de Educación. Presidencia de la Nación.- Autores varios. Física I y II. Editorial. Santillana.- Autores varios. Física Activa. Editorial. Puerto de Palos.- Maiztegui Sábato. Física I. Editorial Kapeluz.- Autores varios. Física I. Para el polimodal. Editorial. Tinta Fresca.- Alberto Heinemann. Física. Editorial. Estrada.- A. Rela J. Sztrajman. Física I y II. Editorial Aique.- EVALUACIÓN Y PROMOCIÓN Tipo de Cursado: Presencial Condiciones para obtener la Regularidad: 1. Asistencia: 75% 2. Trabajos Prácticos: 70% aprobados y 100% presentados. 3. Evaluaciones Parciales: Un parcial aprobado con calificación mínima 6 (seis); con derecho a un recuperatorio a tomarse posterior al último parcial del año. 5

6 Condiciones para la Promoción Directa: 1. Asistencia: 75% Asistencia 2. Trabajos Prácticos: 100 % aprobados. 3. Evaluaciones Parciales: 2 (dos) Parciales Aprobados con calificación promedio mínima 8 (ocho). Aprobación de un COLOQUIO INTEGRADOR. 4. Respecto a los recuperatorios. * 1 parcial aprobado (1º o 2º) 1 parcial desaprobado con su recuperatorio (posterior al último parcial) * 2 parciales desaprobados con recuperatorio integral (posterior al último parcial). Tipo de Cursado: Semi-presencial 1. Asistencia: 40 % de asistencia en cada cuatrimestre 2. Trabajos Prácticos: 60% aprobados 60 % entregados 3. Evaluaciones Parciales: Un parcial aprobado con calificación mínima 6 (seis); con derecho a un recuperatorio a tomarse posterior al último parcial del año. Tipo de Cursado: Libre Tiene derecho a asistir a clases como oyente. Mantener un encuentro con el profesor para conversar sobre las ideas principales del examen final. Examen final frente a Tribunal: escrito y oral, individual y presencial, del plan de cátedras total y siguiendo la Bibliografía Base. MODALIDAD DE EXAMEN Examen parcial escrito Examen final escrito. Firma del Docente:.. Aclaración:. Fecha: 6