FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA UNIVERSIDAD DEL NORTE 1

Transcripción

1 FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA UNIVERSIDAD DEL NORTE 1 1. Identificación del curso División Ciencias Básicas Departamento Física Nombre del curso Física Calor Ondas Código del curso FIS 1043 Nivel del curso Pregrado Requisitos Fis 1023 Co requisitos NO Número de créditos del curso 4 No. de horas teóricas por semanas 3 No. de horas prácticas por semanas 2 No. de horas por semana de trabajo independiente del estudiante 10 Número de semanas 16 Nombre de el(los) docente(s) Álvaro González, Alfredo Lora,Tomás Rada, Erick Tuiran, Milton Manotas Ubicación de el(los) docente( s) (es) (Oficina, ) Departamento de Física. Oficinas, segundo piso. Horario de atención Acordado con el profesor de la clase magistral 2. Descripción de la asignatura Este es un curso teórico experimental de nivel básico que se desarrolla en dos partes. La primera parte comprende el estudio de los fluidos, las oscilaciones y las ondas mecánicas. La segunda parte comprende el estudio de la temperatura, el calor y las leyes de la termodinámica. En cada unidad se incluyen talleres sobre resolución de problemas, experimentos demostrativos realizados por el profesor, y experimentos realizados por los estudiantes en forma grupal. 3. Justificación La presencia de esta asignatura en el plan de estudio de todos los programas de ingeniería se justifica porque contribuye la formación de competencias básicas: cognitivas, procedimentales y actitudinales que los alumnos requieren para la comprensión de algunas asignaturas del área profesional; competencias de tipo personal relacionadas con la ética, y competencias de tipo interpersonal relacionadas con la comunicación y el trabajo en equipo. 4. Competencia a desarrollar Competencia básica Institucional

2 FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA UNIVERSIDAD DEL NORTE 2 Desarrollar la capacidad para la síntesis, el análisis y la abstracción, de tal manera que permita reunir, organizar, relacionar y utilizar la información en el proceso de construcción de futuros aprendizajes. 5. Objetivo general del curso Este curso se orientará a: Desarrollar en el/la futuro/a ingeniero la capacidad para comprender los fenómenos ondulatorios y térmicos que tendrá que manejar durante su formación avanzada y su posterior ejercicio profesional. Así mismo, a través de la realización de experimentos físicos, el estudiante debe comprender el papel fundamental de la experimentación en la generación y consolidación de conocimientos, así como la relación entre teoría y práctica. 6. Resultados de aprendizaje Al finalizar el curso, los estudiantes deben estar en capacidad de: Dimensión de la competencia Resultado de aprendizaje Conocimientos (saber conocer) Interpretar los conceptos y las leyes involucradas con los fluidos, las oscilaciones, las ondas y los fenómenos térmicos. Habilidades (saber hacer) Aplicar la temática tratada mediante las discusiones de preguntas y la resolución de problemas de incidencia en la ingeniería. Analizar situaciones físicas problemáticas, teniendo en cuenta el siguiente esquema: Análisis físico, análisis grafico, análisis dimensional, tratamiento matemático. Adquirir a través del laboratorio entrenamiento en hacer mediciones, registrar datos, organizarlos y analizarlos, elaborar informes técnicos. Actitudes (saber ser) Demostrar las actitudes personales de cooperación, perseverancia y responsabilidad durante el desarrollo de las actividades programadas. Tomar conciencia de que la ciencia moderna supone rigor intelectual y reflexión.

3 FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA UNIVERSIDAD DEL NORTE 3 7. Programación del curso Los temas a desarrollar del texto guía Física Universitaria (Sears-Zemansky, Vol da Ed.) deben ser estudiados ANTES de la clase magistral correspondiente. Sem Fechas Lectura Temas Sección complementaria Preguntas Ejercicios y Problemas UNIDAD I. FLUIDOS Y OSCILACIONES a 28 de Enero 30 de Ene al 3 de Feb a a 12.5 Introducción al Curso. Objetivos y Metodología. Densidad y presión en un fluido. Flotación. Dinámica de fluidos. Ecuación de continuidad. Ecuación de Bernoulli. Mecánica de Fluidos. Laboratorio 1: Principio de Arquímedes. 12.1,12.5, 12.7, 12.9, 12.14, 12.17, 12.19, 12.20, 12.27, ,12.7,12.9,12.10, 12.11,12.12, 12.17, 12.20, 12.21,12.30, 12.31, 12.32, 12.34, 12.36, 12.41, 12.43, Estática de Fluidos a 10 de Feb. 13 a 17 de Feb. 20 a 24 de Feb a a 14.8 Movimiento armónico simple (M.A.S). Energía cinética y potencial en el M.A.S. Aplicaciones. Péndulo Simple. Péndulo Físico. Oscilaciones amortiguadas y forzadas. PRIMER EXAMEN PARCIAL 15% (Capítulos 12 y 14) Laboratorio 2: Movimiento Armónico Simple. Oscilaciones. Clase-Experimentos Demostrativos Cubeta de onda. Descripción del mov. Ondulatorio. Ondas periódicas. Descripción mat. de una onda Rapidez de una onda. 14.1,14.4, 14.5, 14.2,14.3,14.4, 14.6, 14.11, 14.16,14.17, 14,19, 14.21, 14.26, 14.30, 14.32, Dinámica de Fluidos. 14.6,14.19, ,14.40, 14.42, 14.69,14.72, 14.73,14.83, Oscilaciones. 15.1, 15.7, 15.9, 15.11, 15.14, 15.18, 15.32, 15.34, 15.35, UNIDAD II. ONDAS MECANICAS 6 27 feb a 3 de Mzo (27-28 Carnavales) Taller: Ondas mecánicas 15.10,15.12, , 15.19, , 15.41, 15.44, 15.48, 15.52, 15.62, 15.66, 15.72, 15.74, a 10 de Mzo a 15.8 Energía del movimiento ondulatorio. Superposición e Laboratorio 3: Ondas estacionarias en una cuerda tensa. Modos normales ,15.12, , 15.19, , 15.41, 15.44, 15.48, 15.52, 15.62, 15.66, 15.72, 15.74, 15.75

4 FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA UNIVERSIDAD DEL NORTE a 17 de Mzo a 16.4 interferencia de ondas. Ondas estacionarias en cuerdas. Ondas sonoras. Rapidez de las ondas sonoras. Intensidad del sonido. Ondas estacionarias y modos normales Laboratorio 4: Ondas estacionarias en una columna de aire. 16.2,16.3,16.8, ,16.4,16.8,16.12, 16.15, 16.21, 16.60, 16.64, 16.29, al 24 de Mzo (20 de Marzo Festivo) 27 a 31 de Mzo a 16.8 Resonancia. Efecto Doppler. SEGUNDO EXAMEN PARCIAL 30% (Capítulos 12, 14, 15 y 16) Ondas Sonoras. Temperatura. Escalas de temperatura. Expansión térmica. Laboratorio 5: Dilatación Lineal ,16.11, , 16.36, 16.40, 16.43, 16.47, 16.49, 16.50, 16.70, Ondas. 17.2,17.3,17.4, 17.22, 17.77, 17.5, 17.7, UNIDAD III. CALOR Y TEMPERATURA 11 Sem Sta 3 a 7 de Abr. 10 a 14 Abril a 21 de Abr (3 de Mayo retiros) 24 a 28 de Abr. 2 a 5 de May (1ro de Mayo Festivo) 17.3 a a a y Cantidad de Calor. Calorimetría y cambios de fase. Mecanismos de transferencia de calor Ecuación de estado. Propiedades moleculares de la materia. Teoría Cinética de Gases. Procesos termodinámicos, trayectorias, trabajo, energía interna, Primera ley de la Termodinámica. Energía interna de un gas ideal. Capacidades Caloríficas, Proceso Adiabáticos Laboratorio 6: Calor especifico de sólidos Laboratorio 7: Calor latente de fusión. Escalas de temperatura, calorimetría, cambios de fase, transferencia de calor. Procesos, 1ra Ley, capacidades caloríficas, procesos adiabáticos. 17.9, 17.11, 17.13, 17.14, 17.79, 17.82,17.84, 17.89, 17.52, 17.58, 17.60, 17.15,17.20, 17.26, 17.97, , , , 18.1, 18.3, 18.10, 18.16, 18.18, 18.21, 18.8, 18.28,18.33, 18.41, 18.56, 18.57, 18.62, 18.64, 18.69, 18.71, Calorimetría y Dilatación 19.2, , 19.16, 19.17, 19.38, 19.40, 19.41, UNIDAD IV. PRINCIPIOS DE LA TERMODINAMICA

5 FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA UNIVERSIDAD DEL NORTE a 12 de May. 15 a 19 de May 20.1 a a 20.7 Dirección de los procesos termodinámicos, Maquinas térmicas, Segunda ley de la Termodinámica Motores y Refrigeradores. Eficiencia térmica. Máquina de Carnot. Entropía. Segunda ley de la Termodinámica, maquinas térmicas Taller, Ciclos, procesos termodinámicos, motores, eficiencias, entropía. 19.6,19.7,19.8, 19.11,19.12, 19.14,19.19, 19.20, ,10.3, 20.5, 20.6, 20.7, 20.9, 20.12, 20.13, 20.14, 20,16, 19.42,19.43, 19.44, 19.45, 19.46, 19.52,19.54, 19.60, 19.61, 19.64, 19.66, , 20.14, 20.17, 20.18, 20.23, 20.29, 20.35, 20.40, 20.41, 20.43, 20.47, 20.51, 20.55, a 26 de Mayo EXAMEN FINAL 30 % (Capítulos 17, 18, 19 y 20) Profesores Correo Oficina Blog Dr. Tomas Rada trada@uninorte.edu.co Dr. Alfredo Lora alora@uninorte.edu.co 2-17 M.Sc. Alvaro Gonzalez alvarogonzalez@uninorte.edu.co 2-37 Dr. Milton Manotas manotasm@uninorte.edu.co 2-27 Dr. Erick Tuirán etuiran@uninorte.edu.co 2-44 Página web del curso: 8. Opciones Metodológicas-Actividades de aprendizaje Con la siguiente metodología se pretende alcanzar los objetivos propuestos El alumno debe leer previamente el tema a manejar por el profesor Exposición de los temas por parte del profesor, estimulando la participación del estudiante por medio de preguntas-guía y problemas modelos. Programación de clases prácticas que impliquen discusión y resolución de preguntas y problemas modelos, se hará énfasis en el uso del lenguaje científico apropiado para la descripción de las situaciones. Asignación de lecturas complementarias (en español o inglés) a través del catalogo web de la asignatura, revisiones bibliográficas y problemas para su estudio o resolución como trabajo fuera de clase, que serán evaluadas en clase mediante quices, foros o mesas redondas o la estrategia que el profesor considere conveniente para la discusión. Asignación de actividades que serán desarrolladas en grupo, en clase o por fuera de ellas a criterio del profesor y que pueden ser evaluadas con la estrategia que el profesor considere conveniente para la discusión. Asignación de material complementario (en español o inglés) a través del catálogo WEB de la asignatura, y eventualmente, a criterio del profesor, se podrán desarrollar módulos en AULA VIRTUAL. Realización de prácticas de laboratorio de carácter demostrativo por parte del profesor que ayuden al estudiante a apropiarse de los conceptos tratados. También, los estudiantes, en grupos de 4, realizarán experiencias en el

6 FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA UNIVERSIDAD DEL NORTE 6 laboratorio, bajo la supervisión del profesor. Cada grupo rendirá un informe de la respectiva práctica, en la forma que exija su profesor. 9. Evaluación Dos exámenes parciales, el examen final, quices (a criterio de cada profesor), controles de trabajos y tareas. Cada parcial se hará sobre un determinado material, que también incluye los temas relativos a las experiencias e informes de laboratorio realizados en el período que se desarrolló con dicho material. Los exámenes parciales y finales se efectuarán con técnicas de desarrollo y test. Los controles de trabajos y tareas serán evaluadas en los exámenes parciales a criterio de cada profesor. Los informes de laboratorio tendrán un peso no superior al 30% dentro de cada nota parcial. Evidencia de aprendizaje Primer parcial Segundo parcial Quices virtuales, Informes de laboratorio, Talleres Examen final Periodo de la evaluación Temas Ponderación de evaluación Sexta semana de clases UNIDAD I. FLUIDOS Semana del 20 al 24 de Y OSCILACIONES 15% Febrero. Decima semana de clases Semana de 27 al 31 de Marzo Se realizaran aprox 5 quices virtuales en fines de semana hasta antes de la fecha de retiro. Todos talleres, quices e informes sumarán el 25% de la nota definitiva, independiente de los parciales y final. El examen final se llevará a cabo en la fecha, hora y sitio determinado por la Universidad Semanas del 22 de Mayo al 1ro de Junio UNIDAD II. ONDAS MECANICAS (Acumulativo con la unidad I) UNIDAD III. CALORIMETRIA, PRINCIPIOS DE LA TERMODINAMICA 30% 25% 30% 10. Bibliografía TEXTO GUIA Sears, F.; Zemansky, M.; Young, H.; Freedman, R. Física Universitaria, Vol. 1. Edición 13. México, Addison Wesley Longman,, p, ISBN: Lobo, Castro, Miranda, Mendoza, Rada, Tuiran, Gonzalez-García. Manual de laboratorio de física calor ondas. Ediciones Uninorte. ISBN

7 FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA UNIVERSIDAD DEL NORTE 7 Bibliografía complementaria 1. Serway, R.; Beichner, R. Física para estudiantes de ciencias e ingeniería. Vol ª edición. México: McGraw-Hill, ISBN: Halliday, Resnick, Krane. Física. 5 a. ed. México: CECSA. 2002, 566 p, ISBN