Programa y planificación Física I Ingeniería Industrial

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1 Programa y planificación Física I Ingeniería Industrial Contenido Fundamentación de la disciplina Núcleos temáticos de la Física I Objetivos y contenidos generales de la asignatura Indicaciones metodológicas y de organización Sumarios de las conferencias Objetivos y contenidos de las clases prácticas Evaluaciones Secuencia de actividades 1) Fundamentación de la disciplina La Física como ciencia se ocupa del estudio de la materia y sus formas físicas de movimiento: mecánico, térmico, electromagnético, cuántico etc., que son las formas más simples y generales del movimiento de la materia. En otras palabras, el objeto de la Física son los movimientos físicos de la materia y su estructura La física desde su objeto, estudia una gran parte de los fenómenos tanto a escala macroscópica como microscópica presentes en el objeto y campo de acción del ingeniero y brinda los fundamentos teóricos imprescindibles para la solución exitosa de los problemas profesionales con que deberá enfrentarse en algún momento, operando además con conceptos y magnitudes físicas con las que también opera el ingeniero desde su propio objeto. La disciplina correspondiente impartida en los primeros años de la carrera debe contribuir a desarrollar la base conceptual y metodológica del futuro profesional mediante la precisión del objeto de trabajo y el modo de actuación del ingeniero y también a la fundamentación físico matemática de contenidos de otras disciplinas del currículum. 1

2 Dado su objeto de estudio, esta disciplina desempeña un importante papel en la formación de una concepción científica del mundo, que sustentada en los principios del materialismo dialéctico, promueva en el estudiante una correcta y moderna cosmovisión. La base para el desarrollo del programa han sido las formas de movimiento de la materia, que son presentadas en orden ascendente de complejidad, cuyo estudio se realiza a través de las leyes y teorías físicas más generales, que deben ser tratadas siguiendo un orden lógico sin dejar de tener en cuenta algunos aspectos de orden histórico relacionados con el desarrollo de la Ciencia Física y sus métodos que se consideren importantes para el logro de determinados objetivos educativos. En la elaboración del programa se ha hecho énfasis en el tratamiento sistemático de la estructura de la materia, la teoría especial de la relatividad, las leyes de conservación, y otros aspectos de la física contemporánea, tomándose a la primera como hilo conductor del curso. 2) Núcleos temáticos de la Física I Leyes de la mecánica clásica. Leyes de conservación y propiedades de simetría. Trabajo y energía. Relatividad del movimiento mecánico Oscilaciones y ondas mecánicas. Teoría cinético molecular. Entropía Leyes de la Termodinámica. Teoría clásica de la conducción eléctrica en los metales. 3) Objetivos y contenidos generales de la asignatura. Asignatura : FÍSICA I Objeto de estudio: El cuadro mecánico clásico. 3.1) Objetivos generales educativos Contribuir a formar en el estudiante: Una concepción científica del mundo a través del estudio del cuadro mecánico clásico del mismo, tomando como base los movimientos mecánicos y térmicos y los modelos con ellos relacionados. El hábito de realizar un enfoque partidista en la explicación de los hechos y leyes de las ciencias naturales a través de la crítica a las leyes de Newton del movimiento, a los conceptos de espacio y tiempo absolutos, el concepto idealista de masa, a la teoría de la muerte térmica del universo y al análisis del significado de las leyes de conservación a la luz del materialismo dialéctico e histórico. 2

3 Una personalidad integral, desarrollando a través de las clases prácticas, laboratorios y seminarios, hábitos y capacidades relacionados con la constancia en el estudio, el trabajo científico, una actitud crítica ante el resultado de su trabajo, la defensa y presentación del mismo, fruto de una actividad independiente y correctamente organizada. 3.2) Objetivos generales instructivos Describir los rasgos fundamentales del cuadro mecánico clásico estableciendo los modelos fundamentales del objeto de estudio (partículas, sistema de partículas, sólido elástico, sólido rígido, gas ideal, gas de Van der Waals), los tipos de movimientos: mecánico y térmico, las ideas y leyes fundamentales, formulándolas y estableciendo sus límites de validez, comparando la forma de manifestarse el determinismo en los movimientos presentes. Formular las leyes de conservación identificando su origen en propiedades de simetría y las ecuaciones dinámicas de la cantidad de movimiento, lineal y angular, y de la energía mecánica, en partículas, sistemas de partículas y sólidos, utilizándolas para describir cuantitativamente el movimiento mecánico del objeto en problemas de la mecánica clásica de Newton tanto en sistemas conservativos como no conservativos, en una y dos dimensiones, donde se aplique la modelación macroscópica del sistema físico y de las interacciones presentes. Formular la ecuación fundamental de la teoría cinético-molecular para el estado de equilibrio del gas ideal, estableciendo las limitaciones a partir del gas de Van der Waals y los resultados experimentales y formular la ecuación para describir los mecanismos moleculares de transporte haciendo énfasis en el papel del recorrido libre medio y aplicarlas junto a la primera y a la segunda ley de la termodinámica en la descripción cuantitativa de los fenómenos de difusión, transferencia de calor, conducción de la corriente eléctrica y viscosidad. Formular las leyes de fuerza fundamentales caracterizando las mismas a partir de la interacción que describen (campo o estructura) y discriminándolas desde el punto de vista energético. Determinar las formas respectivas de potencial y energía potencial en los casos posibles y aplicarlas en general a la solución del problema inverso de la mecánica, dinámica o energéticamente. Describir los modelos fundamentales estableciendo los rasgos esenciales de cada uno y las limitaciones que poseen. Aplicar el método de trabajo experimental de la disciplina, utilizando instrumentos de medición de tiempo, masa, longitud, ángulo, presión, temperatura e intensidad de corriente, incluyendo el uso de escalas vernier de medición, calculando los resultados de las mediciones directas por intervalos de confianza, describiendo la influencia de las fuentes de error en el número de mediciones a realizar en el experimento y realizar gráficos en escalas lineales y semilogarítmicas para describir cualitativamente comportamientos dinámicos. 3.3) Sistema de conocimientos Primera parte : MECÁNICA. 1. Descripción del movimiento de una partícula usando sistemas de coordenadas cartesianas y polares. Carácter relativo del movimiento. Ecuaciones de transformación de r, v y a. Determinación de r(t) a partir de a(t). 2. Leyes de Newton en la mecánica clásica no relativista y relativista. Sistemas de partículas. Centro de masa. Ley de conservación de la cantidad de movimiento lineal y angular para una partícula y un sistema de partículas. Determinación de r(t) a partir de F y (t) a partir de M. 3. Trabajo y energía en la mecánica. Teorema del trabajo y la energía. Energía potencial. Potencial. Ley de conservación y transformación de la energía mecánica en partículas y 3

4 sistemas de partículas. Energía en la mecánica relativista. Determinación de la ecuación del movimiento usando las transformaciones energéticas. 4. Aplicación del método dinámico y el método energético en la descripción cuantitativa y cualitativa de los siguientes problemas básicos y modelación físico-matemática de los mismos: Oscilador armónico. Rozamiento viscoso. Sistemas de fuerzas centrales. Interacción carga campo. Cuerpo rígido en rotación. Fuerza de inercia. 5. Movimiento ondulatorio mecánico en el caso armónico. Propagación de la energía en el medio. Ecuación del movimiento. Magnitudes que la caracterizan. Segunda parte: Física Molecular. 1. Sistema termodinámico y frontera. Gas ideal y gas de Van der Waals. Equilibrio termodinámico. Magnitudes termodinámicas. Descripción cinético molecular del gas ideal. Ecuación de estado. Recorrido libre medio y mecanismos de transporte. Termometría. 2. Teoría clásica de los calores específicos. Primera ley de la termodinámica. Procesos termodinámicos. Irreversibilidad de los procesos termodinámicos. Segunda ley de la termodinámica. Esencia estadística de esta ley. 3. Teoría clásica de la conducción eléctrica en metales. Ecuación diferencial de Ohm. Ley de Pouillet. Efecto Joule-Lenz. 3.4) Sistema de Habilidades Deducir la ecuación del movimiento mecánico de una partícula y del sólido rígido (rotación pura) en movimientos unidimensionales, aplicando el método energético o el método dinámico con fuerzas constantes o del tipo F(t), F(x) y F(v) tanto desde sistemas inerciales de referencia como desde sistemas no inerciales de referencia. Modelar macroscópicamente sistemas físicos reales por analogías con los modelos mecánicos estudiados estableciendo los métodos para justificar la aproximación. Discriminar, atendiendo a las leyes de fuerza, el carácter conservativo o no de las interacciones, deduciendo en las primeras las energías potenciales correspondientes. Describir cualitativa y cuantitativamente los mecanismos de transporte de sustancia (masa), energía y cantidad de movimiento en sistemas gaseosos ideales unidimensionales y estacionarios. Deducir los intercambios de trabajo y calor en sistemas termodinámicos cerrados, discriminando el carácter reversible o no de los procesos. Medir tiempo, longitud, masa, ángulo, presión, temperatura e intensidad de corriente de forma directa, incluyendo el uso de escalas vernier. Deducir a partir de un conjunto de datos experimentales: valor medio, desviación normal y cota de error aleatorio, expresando el resultado de la medición directa por intervalos de confianza, interpretando el significado del mismo. Construir gráficos en escalas lineales y semilogarítmicas, interpretando los resultados obtenidos. Describir el funcionamiento de las instalaciones experimentales, deduciendo las leyes físicas fundamentales que se ponen de manifiesto. 3.5) Bibliografía 4

5 Texto Básico. Física Universitaria, Sears Zemansky Young - Freedman, Vol. I, partes I y II. Félix Varela, La Habana 2008, 811 páginas. Textos Complementarios. Mecánica y física molecular, primera y segunda partes, Ferrat Zaldo, A. y otros. Editorial Pueblo y Educación, ) Indicaciones metodológicas y de organización. Ante todo usted debe leer cuidadosamente el prefacio del libro de texto (páginas iii-vi) donde se describe su estructura y los principales cambios en los contenidos de esta edición. Puede saltar el aspecto de las ilustraciones porque el libro se imprimió en blanco y negro pero debe leer obligatoriamente lo que se dice sobre la flexibilidad. Después debe leer el epígrafe Como lograr el éxito en la Física donde se exponen ideas que ayudan al estudiante a aprender y las características del libro de texto. El profesor debe insistir en que los alumnos estudien este epígrafe (pero no deben seguir el consejo de escribir el libro, por razones obvias). Las aplicaciones de la Física en la Ciencia y la Tecnología ocupan un lugar importante en los objetivos y contenidos de la disciplina. Ellas deben ser fundamentalmente tratadas en seminarios desarrollados por los estudiantes y en prácticas de laboratorio, utilizando bibliografía actualizada en idiomas inglés y español. Debe evitarse la repetición de contenidos tratados en la enseñanza media o sea, evitar el tratamiento de un contenido dado con los mismos niveles de profundidad y asimilación que son característicos del nivel de enseñanza precedente. La utilización predominante del método deductivo, que permite una importante economía de tiempo en el proceso y un mayor desarrollo del pensamiento lógico de los estudiantes, debe ser una pauta a lo largo de la disciplina, sin dejar de tener en cuenta su relación dialéctica con la inducción sobre todo en el desarrollo de aquellos contenidos que por su complejidad lo requieran. La aplicación del método experimental debe reflejar un progresivo aumento del nivel de complejidad y del grado de independencia de los estudiantes a través de la disciplina, como se expresa en los objetivos de las distintas asignaturas. Es importante la utilización de métodos de enseñanza que contribuyan a la activación del proceso cognoscitivo de los estudiantes y de medios tanto tradicionales como modernos que contribuyan a la eficiencia y eficacia del proceso. La formación de valores en todas las dimensiones debe estar presente en el desarrollo de toda la disciplina. 5) Sumarios de las conferencias C No.1 Cinemática Vectores de posición, velocidad y aceleración. Movimiento rectilíneo. Movimiento de proyectiles. Movimiento circular. Velocidad relativa. Cinemática de la TER Bibliografía: texto, epígrafes 2-5, 3-1 al 3-6, 39-1 al 39-6 Autoestudio: Capítulo 2 C No. 2 Dinámica Fuerza e interacciones. 5

6 Leyes de Newton. Segunda ley de Newton para un sistema de partículas. Segunda ley de Newton en la TER Aplicaciones de las leyes de Newton. Leyes de fuerzas. Fuerzas de fricción. Bibliografía: texto, todo el capítulo 4, los epígrafes 5-1 al 5-6 y el epígrafe C No. 3 Trabajo y energía Trabajo y energía cinética. Potencia. Fuerzas conservativas. Energía potencial. Principio de conservación de la energía mecánica. Trabajo y energía en la TER Bibliografía: texto, epígrafes 6-1 al 6-5, 7-1 al 7-6 y ep C No. 4 Estudio del movimiento de rotación Cinemática de la rotación. Energía en la rotación. Momento de inercia. Teorema de los ejes paralelos. Dinámica del movimiento de rotación. Momento de torsión. Traslación y rotación combinadas. Momento angular. Ley de conservación. Bibliografía: texto, epígrafes 9-1 al 9-7, 10-1 al Autoestudio: ep ( Trabajo y potencia en el movimiento de rotación) y 10-7 ( Conservación del momento angular). C No. 5 Oscilaciones mecánicas Movimiento armónico simple: análisis dinámico y energético. Péndulos. Oscilaciones amortiguadas y forzadas. Resonancia Bibliografía: texto, todo el capítulo 13 (Movimiento periódico). C No. 6 Ondas mecánicas Clasificación de las ondas. Descripción matemática de una onda. Velocidad de propagación. Ondas transversales y longitudinales. Ondas sonoras. Energía en el movimiento ondulatorio. Bibliografía: texto, epígrafes 19-1 al 19-8 (capítulo 19, ondas mecánicas). C No. 7 Teoría cinético molecular del gas ideal Ecuaciones de estado. Modelo cinético molecular del gas ideal. Capacidades caloríficas. Ley de distribución de las velocidades moleculares. Bibliografía: texto, epígrafes 16-1 al Autoestudio: epígrafe 16-7 (fases de la materia). C No. 8 Primera ley de la termodinámica Temperatura y equilibrio térmico. Termómetros. Calor. Sistemas termodinámicos. Trabajo realizado al cambiar el volumen. Energía interna y primera ley de la termodinámica. Energía interna de un gas ideal. Capacidad calorífica de un gas ideal. Bibliografía: texto, epígrafes 15-2 al 15-4 y 15-6, epígrafes 17-1 al 17-8 Autoestudio: epígrafe 17-9 (procesos adiabáticos). 6

7 C No. 9 Segunda ley de la termodinámica Sentido de los procesos termodinámicos. Motores y refrigeradores térmicos. La segunda ley de la termodinámica. El ciclo de Carnot. Entropía. Interpretación microscópica Bibliografía: texto, epígrafes 18-1 al C No. 10 Fenómenos de transporte Choques moleculares. Difusión. Corriente de difusión. Ley de Fick. Conductividad térmica. Corriente de conductividad térmica. Ley de Fourier. Viscosidad. Coeficiente de viscosidad. Fenómenos de transporte en el régimen estacionario. Bibliografía: Mecánica y física molecular (segunda parte), Ferrat Zaldo, A. y otros, ep al ) Objetivos y contenidos de las clases prácticas Nota: La autopreparación incluye en todas las clases los conceptos clave y los resúmenes de cada capítulo. CP No. 1 Movimiento rectilíneo Objetivos: Interpretar y construir gráficos de x(t), v(t) y a(t) como método de caracterizar desde el punto de vista de la cinemática el movimiento de traslación. Resolver problemas de caída libre y lanzamiento vertical. Autopreparación: estudiar los epígrafes 2-1 al 2-7 (Capítulo 2, movimiento a lo largo de una línea recta). Estudiar los ejemplos 2-2 / 37, 2-4 / 44 y 2-7 / 47. Responder por escrito las preguntas 2-7 y 2-10 / 52, 2-11 y 2-12 / 53. Colección de problemas para la clase y la tarea: ejercicios 2-13, 2-14, 2-15 y 2-23 / 54, problemas 2-49 / 57, 2-63 y 2-64 / 59, ejercicio 2-33 / 56 y problemas 2-65, 2-66, 2-67 y 2-68 / 59, 2-78 / 60 CP No. 2 Proyectiles. Movimiento circular Objetivo: Aplicar las ecuaciones cinemáticas a la solución de problemas sencillos sobre el movimiento de proyectiles. Autopreparación: estudiar los epígrafes desde el 3-1 hasta el 3-5 (Capítulo 3, movimiento en dos o tres dimensiones). Estudiar los ejemplos 3-5 / 71, 3-6 y 3-7 / 72. Responder por escrito las preguntas 3-4, 3-7 y 3-10 / 84. Colección de problemas para la clase y la tarea: ejercicios 3-19 y 3-21 / 86, problemas 3-37 / 87, 3-45 y 3-47 / 88, 3-57 / 89 y 3-71 / 91. Ejercicios 3-24 y 3-25 / 86, problema 3-61 / 90 CP No. 3 Velocidad relativa Objetivo: Aplicar la ley de composición de velocidades a la solución de problemas sencillos. Autopreparación: estudiar el epígrafe 3-6 (velocidad relativa) y los epígrafes del 39-1 al Estudiar los ejemplos 3-13 / 80 y 3-14 / 81 Responder por escrito las preguntas 3-16, 3-17 y 3-18 / 84. 7

8 Colección de problemas para la clase y la tarea: ejercicios 3-28 y 3-29 / 86, 3-30, 3-31, 3-32, 3-33 y 3-35 / 87. Problemas 3-64, 3-66, 3-67 y 3-68 / 90. Cinemática de la TER: ejercicios 39-2, 3 y 6 / 1222, y 11 / 1223, y 22 / 1224 (Vol. II, T.II) CP No. 4 Leyes de Newton Objetivo: Aplicar las tres leyes de Newton a la solución de problemas donde actúan fuerzas constantes. Autopreparación: estudiar los epígrafes 4-1 al 4-4, 4-6 al 4-8 (Capítulo 4, leyes de Newton) y los epígrafes 5-1 al 5-3 (aplicaciones de las leyes de Newton). Estudiar los ejemplos 4-9 / 108, 4-11, 4-12 / 111 y 5-7 / 127. Resolver el ejercicio 4-20 / 116. Colección de problemas para la clase y la tarea: ejercicios 4-20 / 116, 4-26, 4-28, 4-30 y 4-31 / 117. Problemas 4-43, 4-44, 4-48 y 4-49 / 119. Ejercicios 5-9 y 5-14 / 152. CP No. 5 Leyes de fuerzas (1) Objetivo: Aplicar las tres leyes de Newton a la solución de problemas donde actúan fuerzas de fricción seca. Autopreparación para las clases prácticas 5 y 6: estudiar el epígrafe 5-4 (fuerzas de fricción), 5-5 y 5-6. Estudiar los ejemplos 5-16 y 5-17 / 136. Resolver el ejercicio 5-25 / 153. Colección de problemas para la clase y la tarea: ejercicios 5-23 / 153, problemas 5-68 / 157, 5-73 y 5-80 / 158, 5-82, 5-85 y 5-87 / 159. CP No. 6 Leyes de fuerzas (2) Objetivo: Aplicar las tres leyes de Newton a la solución de problemas donde actúan fuerzas variables (Dependientes del tiempo y de la velocidad, como en el caso de las fuerzas de fricción viscosa). Autopreparación: estudiar la resistencia de fluidos y rapidez terminal en la página 137. Colección de problemas para la clase y la tarea: problemas 5-88, 5-89 / 159, 5-90 y 5-93 / 160, y / 162, 4-52 y 4-53 / 119 y / 161. CP No. 7 Trabajo y energía Objetivo: Calcular trabajos en casos de fuerzas constantes y variables. Aplicar el teorema del trabajo y la energía mecánica a la solución de problemas. Autopreparación: estudiar el capítulo 6 (trabajo y energía cinética). Estudiar los ejemplos 6-5 / 172 y 6-6 / 173. Lea cuidadosamente el epígrafe 6-4 (trabajo y energía con fuerzas variables). Colección de problemas para la clase y la tarea: preguntas 6-5 y 6-10 / 185, ejercicios 6-10 / 186, 6-19, 6-20, 6-21 y 6-26 / 187, problemas 6-52 / 189 y 6-78 / 192. CP No. 8 Energía potencial y conservación de la energía Objetivo: Aplicar las expresiones de la energía potencial y la ley de conservación de le energía mecánica a la solución de problemas. Autopreparación: estudiar el capítulo 7 (energía potencial y conservación de la energía). Estudiar los ejemplos 7-1 / 197 y 7-8 / 207. Colección de problemas para la clase y la tarea: ejercicio 7-38 / 222, problemas 7-41, 7-46, 7-47 y 7-49 / 223, 7-50, 7-54 / 224, 7-58, 7-61, 7-62, y 7-65 / 225 y 7-72 /

9 CP No. 9 Movimiento de rotación (1) Objetivo: Aplicar la ley de conservación de la energía mecánica a la solución de problemas con cuerpos que rotan y se trasladan. Autopreparación: estudiar el capítulo 9 (Rotación de un cuerpo rígido), epígrafes 9-1 al 9-7. Estudiar los ejemplos 9-7 / 277, 9-8 / 279 y 9-9 / 280. Responder por escrito las preguntas 9-6, 9-11 y 9-12 / 286. Colección de problemas para la clase y la tarea: ejercicios 9-51 y 9-52 / 290. Problemas 9-68, 9-70, 9-71 y 9-73 / 291, 9-74, 9-77 y 9-81 / 292. CP No. 10 Movimiento de rotación (2) Objetivo: Aplicar las ecuaciones de la dinámica de la rotación, la ley de conservación de la energía mecánica y la ley de conservación del momento angular a la solución de problemas de cuerpos que rotan y se trasladan. Autopreparación: estudiar el capítulo 10 (Dinámica del movimiento de rotación), epígrafes 10-1 al 10-7 (Conservación del momento angular). Estudiar los ejemplos 10-9 / 305, 10-7 / 304 y / 312. Colección de problemas para la clase y la tarea: Dinámica de la rotación, ejercicios 10-2 y 10-3 / 319, 10-4 / 320. Problemas / 324 y / 325. Traslación y rotación combinados: ejercicios 10-16, y / 321, problema / 326 Conservación del momento angular: ejercicios 10-33, / 322, problema / 327. CP No. 11 Oscilaciones mecánicas (1) Objetivo: Calcular parámetros del movimiento armónico simple a partir de la solución de la ecuación del sistema cuerpo resorte y de las ecuaciones de los períodos de los péndulos simple y físico. Describir las características del movimiento armónico simple. Autopreparación: estudiar los epígrafes 13-1 al 13-7 y los ejemplos 13-2 / 397, / 400, 13-8 / 409 y 13-9 / 410. Colección de problemas para la clase y la tarea: ejercicios 13-5, 13-9, 13-12, y / 419, y / 420, 13-33, / 420 y / 421, y / 421. CP No. 12 Oscilaciones mecánicas (2) Objetivo: Aplicar los métodos dinámico y energético para obtener la ecuación de movimiento de un sistema capaz de ejecutar un MAS. Obtener de esta ecuación los diferentes parámetros del MÁS. Autopreparación: estudiar los epígrafes 13-8 y 13-9 (oscilaciones amortiguadas y forzadas). Revisar los epígrafes de la clase anterior haciendo énfasis en el 13-5 (aplicaciones del movimiento armónico simple), que está relacionado con el contenido de la mayor parte de los problemas de esta clase práctica. Estudiar el ejemplo 13-7 / 407. Colección de problemas para la clase y la tarea: problemas y / 422, y / 423, 13-76, y / 424, y / 425. Ejercicios y / 421. CP No. 13 Ondas mecánicas Objetivo: Interpretar la ecuación de la onda viajera transversal. Calcular los parámetros de las ondas. Autopreparación: estudiar los epígrafes 19-1 al Estudiar los ejemplos 19-2 / 599 y 19-4 / 605. Responder las preguntas 19-8 / 614, 19-9, y /

10 Colección de problemas para la clase y la tarea: ejercicios 19-5, 19-7, 19-8 y 19-9 / 615, 19-12, y / 616. Problemas / 617, y / 618. CP No. 14 Teoría cinético molecular Objetivo: Aplicar la ecuación fundamental de la teoría cinético-molecular y la ecuación de estado del gas ideal a la solución de problemas. Autopreparación: estudiar los epígrafes 15-1 al 15-4 y 15-6, así como los epígrafes 16-1 al 16-6 y Estudiar los ejemplos 16-3 / 502 y 16-6 / 511. Colección de problemas para la clase y la tarea: ejercicios 16-8, 16-10, y / 526, 16-22, 16-23, y / 527, y / 528. CP No. 15 Primera ley de la termodinámica (1) Objetivo: Aplicar la primera ley de la termodinámica a la solución de problemas sobre cálculo del calor intercambiado, el trabajo y la variación de la energía interna en los procesos termodinámicos estudiados. Autopreparación: estudiar el capítulo 17, epígrafes 17-1 al 17-8 y los ejemplos 17-3 y 17-4 / 542. Colección de problemas: ejercicios 17-5, 17-6 / 553, 17-11, y / 554. Problemas 17-28, y / 555, / 556 y / 557. CP No. 16 Primera ley de la termodinámica (2) Objetivo: Aplicar la primera ley de la termodinámica a la solución de problemas sobre cálculo del calor intercambiado, el trabajo y la variación de la energía interna en los procesos termodinámicos estudiados (incluidos los adiabáticos). Autopreparación: estudiar los mismos epígrafes de la clase anterior y además el 17-9 (procesos adiabáticos) 8. Estudiar el ejemplo 17-8 / 542. Colección de problemas para la clase y la tarea: ejercicios 17-23, 17-24, y / 555. Problemas 17-40, 17-41, y /557, / 558. CP No. 17 Segunda ley de la termodinámica Objetivo: Determinar el calor intercambiado, el trabajo y la variación de la energía interna en procesos termodinámicos (incluidos los cíclicos). Calcular eficiencias en máquinas térmicas y variaciones de entropía en los procesos antes mencionados. Autopreparación: estudiar los epígrafes 18-1 al 18-11, pertenecientes al capítulo 18 (La segunda ley de la termodinámica). Estudiar los ejemplos 18-2 y 18-3 / 571, 18-4 / 572, 18-6 / 576 y 18-9 / 577. Colección de problemas para la clase y la tarea: preguntas 18-6 y 18-7 / 586, ejercicios 18-3, 18-4, 18-9 y / 587, 18-20, y / 588, problemas 18-41, y / 590. CP No. 18 Fenómenos de transporte Objetivo: Autopreparación: Colección de problemas para la clase y la tarea: 7) Evaluaciones 10

11 El sistema de evaluación de la asignatura está conformado por un conjunto de evaluaciones frecuentes y parciales (dos seminarios y dos pruebas). También se integran los resultados de las prácticas de laboratorio. Se realizará un examen final. Los contenidos de los seminarios son los siguientes: Seminario No. 1 Conservación de la cantidad de movimiento. Choques. Objetivo: Interpretar las magnitudes cantidad de movimiento e impulso. Enunciar e interpretar el principio de conservación de la cantidad de movimiento. Aplicar dicho principio a la solución de problemas. Responder las preguntas siguientes: Definir las magnitudes cantidad de movimiento e impulso. Cómo se relacionan entre si? Cómo se plantea la segunda ley de Newton en función de la cantidad de movimiento? En qué consiste el principio de conservación de la cantidad de movimiento? Qué es un choque? Por qué se supone que la cantidad de movimiento se conserva en los choques? Qué es un choque totalmente inelástico? Qué es un choque elástico? Resolver los problemas siguientes: Ejercicios 8-8, 8-10, 8-11, 8-14 / 259, 8-19 y 8-27 / 260, 8-34 / 261. Problemas 8-58 / 262, 8-75 / 264 y 8-81 / 265. Bibliografía: epígrafes 29-9 / 922 y 30-9 / 960 Seminario No. 2 Interferencia. Efecto Doppler. Objetivo: Describir las características generales de la superposición de ondas mecánicas. Describir las características del efecto Doppler acústico. Responder las preguntas siguientes: En qué consiste el principio de superposición? Cómo se produce una onda estacionaria? En qué se distingue de una onda viajera?. Plantee e interprete las expresiones de las posibles longitudes de onda y las frecuencias de las ondas estacionarias para los siguientes sistemas: cuerda fija en ambos extremos, tubo con los dos extremos abiertos, tubo con un extremo cerrado y otro abierto. Qué es la interferencia de las ondas? Qué es la resonancia?. Defina las pulsaciones y el efecto Doppler acústico. Resolver los problemas siguientes: Ejercicios 20-10, 20-11, / 642, 20-17, y / 643. Ejercicios 21-15, y / 666. Bibliografía: epígrafes 20-1 al 20-7, 21-1 al

12 8) Secuencia de actividades Sem. Act. No. 1 Act. No. 2 Act. No. 3 1 C 1 Cinemática CP 1 Movimiento rectilíneo 2 CP 2 Movimiento de proyectiles CP 3 Movimiento relativo L1 y circular 3 C 2 Dinámica CP 4 Leyes de Newton 4 CP 5 Leyes de fuerzas (1) CP 6 Leyes de fuerzas (2) L2 5 C 3 Trabajo y energía. S 1 Conservación de P. Choques 6 CP7 Trabajo y energía (1) CP 8 Trabajo y energía (2) L3 7 C 4 Movimiento de rotación CP 9 Movimiento de rotación (1) 8 CP10 Movimiento de rotación PI 1 Dinámica. Trabajo y energía L4 (2) 9 C 5 Oscilaciones mecánicas CP 11 Oscilaciones mecánicas (1) 10 C 6 Ondas elásticas CP12 Oscilaciones mecánicas (2) L5 11 CP13 Ondas elásticas S 2 Aplicaciones del ultrasonido 12 C 7 Teoría cinético-molecular CP 14 Teoría cinético-molecular L6 13 C 8 Primera ley de la termodinámica CP15 Primera ley de la termodinámica (1) 14 C 9 Segunda ley de la CP16 Primera ley de la L7 termodinámica termodinámica (2) 15 CP 17 Segunda ley de la termodinámica PI 2 Oscilaciones, ondas y termodinámica 16 C 10 Fenómenos de transporte CP 18 Fenómenos de transporte Encuentro Lab 12

UNIVERSIDAD DE COSTA RICA FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE FISICA PROGRAMA JUSTIFICACION DEL CURSO

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