Física Aplicada a Procesos Naturales

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1 UNIVERSIDAD PARA LOS MAYORES. PROGRAMA DE CIENCIAS NATURALES. SEGUNDO CURSO. Física Aplicada a Procesos Naturales Actividades: Visita al Planetario de Madrid (2 horas). Teoría (18 horas). Descripción del curso: El curso está enfocado al estudio de diversos fenómenos que son habituales en la naturaleza, para ello se utilizarán las teorías que la física elemental nos ofrece. La asignatura se presenta en dos capítulos, diferenciados en cuanto a las bases físicas que se utilizan para el estudio de los fenómenos naturales, divididos en temas de tres lecciones cada uno. Se pretende acercar a los alumnos el conocimiento de la física a partir de su aplicación a fenómenos comunes de una forma amena y divertida. Capítulo I. Termodinámica y Física de los Fluidos aplicadas a procesos naturales. Tema I.- Las condiciones ambientales y su relación con la supervivencia en la Antártida. Tema II.- Los mecanismos de vuelo de las aves y su explicación física. 1

2 Capítulo II. Electromagnetismo y Ondas aplicados a procesos naturales. Tema III.- Las tormentas eléctricas: riegos naturales y su prevención. Tema IV.- La relación Sol-Tierra: Luz, Energía Solar y Auroras. PROFESORES. - Dr. D. José Blázquez Galaup. (profesor Titular de Física Aplicada. Depto. Física) ( ). jose.blazquez@uah.es - Dr. D. Miguel Ramos Sainz. (profesor Titular de Física Aplicada. Depto.Física) ( ). miguel.ramos@uah.es BIBLIOGRAFÍA BÁSICA. Manuales y cursos de Física general. Física. Serway and Beichner. Madison University. Ed. McGraw-Hill [2001]. ISBN: Física para la ciencia y la tecnología. Tipler, Paul A. Ed. Reverté. [2005]. ISBN (Curso interactivo de Física por Ordenador). 2

3 Enlaces de interés por temas. Capítulo I Tema 1. (Comité científico para la investigación en la Antártida). (Operador logístico de las actividades Españolas en la Antártida) (Comité Polar Español). (Web del profesor M. Ramos). Tema 2. (Aves de Santa Fe en Argentina, con apartados de dinámica de vuelo y otros de interés). Capítulo II Tema 3. (Algunas curiosidades sobre pararrayos y otras cosas). htm (Página divulgativa de la agencia de prevención de catástrofes del Gobierno de los EE. UU.). ml (Un repaso genérico del magnetismo terrestre). Tema 4 (Un repaso general). (Presenta diversos enlaces internos con revisiones y curiosidades del tema). 3

4 Documentales. 1.- Atrapados en el Hielo (una desesperada lucha del hombre contra la naturaleza). (USA) El viaje del Emperador. Jacquet Perrin (Francia) Nómadas del viento. Jacquet Perrin (Francia-España)

5 Capítulo I. Termodinámica y Física de los Fluidos aplicadas a procesos naturales. Cinco lecciones (1.5 horas por lección). Tema 1.- Las condiciones ambientales y su relación con la supervivencia en la Antártida. Primera Lección: La Antártida el sexto continente. - Dónde está la Antártida?. Continente helado. - Estructuras criosféricas. - Condiciones climáticas y meteorológicas en la Antártida. - Condiciones físicas de supervivencia: la fauna, la flora y el hombre. - La exploración científica del continente. España y la Antártida. - Destino de la Antártida y el año polar Internacional. o Documental (Atrapados en el Hielo). Segunda Lección: Principios de la termodinámica para explicar la supervivencia de los seres vivos en la Antártida. - Equilibrio térmico y temperatura. Principio cero de la termodinámica. - Capacidad calorífica de los cuerpos y cambios de fase. - Mecanismos de intercambio de calor: Conducción, radiación y convección libre y forzada. - Balance de energía y primer principio de la termodinámica. - Concepto de Permafrost. Balance de energía en el suelo. - Equilibrio térmico de la Tierra. 5

6 Tercera Lección: Ejemplo y principios físicos de supervivencia en la Antártida. - El pingüino emperador. Descripción, habitad y reproducción. - Tasas de metabolismo y energía generada por pérdida de masa. - Mecanismo de intercambio de calor entre el pingüino y su entorno. - Balance energético del emperador durante el invierno. - Balance energético del emperador durante el verano. - Estrategias térmicas del pingüino: formación de melés. - Concepto de Entropía. Segundo principio de la termodinámica: proceso de incubación. o Documental (El viaje del Emperador). Tema 2.- Los mecanismos de vuelo de las aves y su explicación física. Cuarta Lección: Principios de la física de fluidos aplicados al vuelo. - El aire, un fluido en movimiento. - Conservación de la masa: ecuación de continuidad. - Conservación de la energía: el teorema de Bernouilli. - Aplicaciones: efecto Venturi, sustentación de un ala, efecto Magnus. - Resistencia aerodinámica y sustentación. Quinta Lección: Mirando el vuelo de las aves a la luz de la física. - La gravedad terrestre, un enemigo a batir. - Tipos de vuelos: a vela y remo. - Aplicación del teorema de Bernouilli al vuelo a vela. - Análisis detallado del vuelo a vela: procesos de sustentación. - Principio de mínima energía aplicado al vuelo de las aves. o Documental (Nómadas del viento). 6

7 Capítulo II. Electromagnetismo y ondas aplicados a procesos naturales. Seis lecciones (1.5 horas por lección). Tema 3.- Fenómenos eléctricos y magnéticos en la Naturaleza. Primera Lección: De la triboelectricidad al pararrayos. - Las primeras experiencias eléctricas. - La ley de Coulomb. - Campo y potenciales eléctricos. - El efecto punta y fuegos de San Telmo. - Los pararrayos y la protección electrostática. Segunda Lección: La corriente eléctrica con mucha chispa. - Elementos activos y pasivos. - Circuitos eléctricos. - Corriente continua y alterna, las chispas de nuestras casas. - Almacenamiento de la energía eléctrica. - Vehículos eléctricos: de la bicicleta al automóvil un futuro presente. Tercera Lección: El campo magnético: De la piedra imán a los lectores magnéticos. - Imanes naturales. La tierra como imán. - Encontramos el Norte: la brújula, nos orientamos. - Algunas propiedades del campo magnético. - Materiales magnéticos: Almacenamiento de información y su lectura. 7

8 Tema 4.- La relación Sol-Tierra: Luz, Energía Solar y Auroras. Cuarta Lección: La luz: su velocidad y su naturaleza. - La luz vista por Newton y por Einstein. - La luz como onda. El espectro electromagnético. - Propagación de la luz. Espejismos y arco iris. Quinta Lección: Observamos el firmamento. - Eclipses y fenómenos lunares. - Del telescopio al radiotelescopio: La llamada del firmamento. - Las dimensiones del Universo. Potencias de diez. - La formación del Universo. - Hay vida en otros lugares extraterrestres?. Sexta Lección: Energía solar. - El sol como fuente energética. - Distribución del la energía solar. - Electricidad o agua caliente, transformación a la carta. - Almacenamiento de la energía solar. - Es rentable y sostenible el uso de la energía solar? 8