Asignaturas antecedentes y subsecuentes

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1 PROGRAMA DE ESTUDIOS Ondas, Calor y Fluidos Área a la que pertenece: Área de Formación Transversal Horas teóricas: 4 Horas prácticas: 2 Créditos: 10 Clave: F0054 Asignaturas antecedentes y subsecuentes PRESENTACIÓN En este curso se hace el estudio de la física macroscópica sobre la base de que diversos fenómenos como el flujo de materia, propagación de ondas y transferencia de calor pueden describirse mediante las herramientas básicas de la mecánica clásica empleando para tal fin modelos simples que incorporen las propiedades relevantes de los sistemas, como por ejemplo la elasticidad, la compresibilidad, el esfuerzo, velocidad del sonido, la conductividad térmica y la densidad, entre otras. OBJETIVO GENERAL El alumno aplicará los conceptos básicos de la mecánica clásica en la descripción de fenómenos ondulatorios, de flujo y térmicos. CONTENIDO 1 INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA DE MEDIOS CONTINUOS Objetivo El alumno estudiará las propiedades elásticas de sistemas particular deformables Elasticidad 1.2. Deformación unitaria y esfuerzo 1.3. Esfuerzo inducido 1.4. Módulo de Young - Diferenciará entre cuerpos materiales y medios continuos. - Conocerá y calculará diferentes tipos F0054_Ondas, Calor y Fluidos 1/5

2 1.5. Módulo de cizalladura y de Poisson 1.6. Módulo volumétrico de compresibilidad de esfuerzos, deformaciones y módulos de elasticidad. 2 OSCILACIONES Y ONDAS Objetivo El alumno comprenderá la naturaleza del movimiento ondulatorio particular y su importancia en la descripción de una gran variedad de fenómenos físicos. 2.1 Ley de Hooke 2.2 Oscilador armónico simple, oscilador armónico amortiguado, oscilador armónico forzado, resonancia. 2.3 El péndulo 2.4 La naturaleza de las ondas 2.5 Ondas armónicas 2.6 Superposición, paquetes de ondas y notación compleja 2.7 Velocidad de fase y velocidad de grupo. 2.8 Efecto Doppler 2.9 Interferencia Difracción. - Conocerá las fuerzas restauradoras y analizará el movimiento subsecuente de un objeto sujeto a este tipo de acciones. - Comprenderá el movimiento ondulatorio, y distinguirá entre ondas longitudinales y transversales. - Comprenderá los fenómenos de superposición e interferencia 3 MECÁNICA DE FLUIDOS Objetivo El alumno aplicará los principios de conservación de la masa, particular momento y energía en la descripción del movimiento de los fluidos 3.1 Densidad y presión 3.2 Principio de Arquímedes 3.3 Principio de Pascal 3.4 Ecuación de continuidad 3.5 Ecuación de Bernoulli - Conocerá las principales características de los fluidos. - Aplicará los principios básicos de la hidrostática. - Conocerá las consecuencias de la conservación de la masa, la energía y el momento para fluidos en movimiento. F0054_Ondas, Calor y Fluidos 2/5

3 4 INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA Objetivo El alumno conocerá las leyes básicas de la termodinámica particular 4.1 Definiciones fundamentales 4.2 Ley Cero de la Termodinámica. 4.3 Temperatura. 4.4 Ecuaciones de estado. 4.5 Trabajo. 4.6 Energía interna. 4.7 Calor. 4.8 Primera Ley de la Termodinámica. 4.9 Ciclo de Carnot Segunda Ley de la Termodinámica Entropía Tercera Ley de la Termodinámica Conceptos básicos de la Teoría Cinética. Distinguirá las diversas variables de estado. Conocerá e interpretará el concepto de temperatura a partir de la Ley Cero de la Termodinámica. Utilizará el concepto de gas ideal y sabrá diferenciar entre gases reales e ideales. Relacionará el teorema del trabajo y energía para un sistema de partículas con la Primera Ley de la Termodinámica. Utilizará el concepto de máquinas térmicas y lo relacionará con la Segundo Ley de la Termodinámica. Conocerá el enunciado de la Tercera Ley de la Termodinámica. Sugerencias didácticas En la unidad 1 se sugiere que el profesor: Analice los diferentes tipos de elasticidad que presentan los materiales. Analice curvas esfuerzo deformación para conocer el comportamiento de los materiales. Realice experimentos demostrativos relacionados con la temática, solicitando el apoyo del laboratorio de materiales de otras instituciones. En la unidad 2 se sugiere que el profesor: Muestre que los sistemas oscilatorios independientemente de su naturaleza tienen una formulación matemática común y se expresan muy fácilmente a partir de las funciones seno y coseno. Muestre que el movimiento ondulatorio aparece prácticamente en todas las ramas de la física y realizar clasificaciones de las ondas. F0054_Ondas, Calor y Fluidos 3/5

4 Anelice los casos específicos del movimiento ondulatorio transversal y longitudinal relacionándolos con tipos particulares de ondas como lo son las que se originan en una cuerda y las ondas sonoras. Analice la superposición y el resultado de la coincidencia de ondas en una misma región del espacio y en el tiempo. Muestre que cuando una onda encuentra una barrera con una pequeña abertura, la onda se dispersa de acuerdo al principio de Huyggens. Realice experimentos demostrativos relacionados con la temática. En la unidad 3 se sugiere que el profesor: Muestre que algunos materiales no son capaces de soportar fuerzas tangenciales a su superficie. Analice los parámetros y principios básicos necesarios para describir los fluidos en reposo. Defina el modelo de fluido ideal y derivar sus principios de conservación. Aplique los principios de la hidrostática y la hidrodinámica a diversas problemáticas. Realice experimentos demostrativos relacionados son la temática analizada, con el apoyo del laboratorio de hidráulica de otras instituciones. En la unidad 4 se sugiere que el profesor Analice que cuando un cuerpo se calienta o se enfría, cambian algunas de sus propiedades físicas. Defina los conceptos de sistema, frontera, alrededores, estado de un sistema, variables termodinámicas y mecanismos mediante los cuales un sistema cambia de estado. Muestre que la idea central de temperatura es el concepto de equilibrio térmico. Analice la naturaleza de la energía en un sistema termodinámico, su relación con otras formas de energía ya conocidas y su empleo para efectuar trabajo mecánico. Analice en base a la segunda ley de la termodinámica que el calor fluye espontáneamente de un cuerpo caliente a uno frío y no al revés. De una interpretación molecular de la presión y de la temperatura. Realice experimentos demostrativos que ilustren algunas de las problemáticas analizadas. Estrategias de evaluación del aprendizaje Se sugiere se tomen en cuenta los siguientes puntos para evaluar el logro del objetivo de esta asignatura. El profesor podrá designar un porcentaje a cada uno de estos. - Examen escrito - Exposiciones orales F0054_Ondas, Calor y Fluidos 4/5

5 - Tareas - Trabajo en equipo Bibliografía Básica. 1. Resnick R., Halliday D. y Krane K.S., Física, Volumen 1, 5ª. Edición. CECSA, México R. A. Serway y J.S., Faughn, Física, vol. I Prentice Hall, Bolton J., Classical physics of matter, Institute of physics publishing, Tipler P. A., Física para la ciencia y la tecnología, Volumen I, Cuarta edición. Editorial Reverté S.A.,Barcelona, España, Huggins, E. Physics 2000, Moose Mountain Digital Press, Etna, New Hampshire, Hewitt, P. Física Conceptual, Editorial Trillas, México, Complementaria. 1. Gettys Edwards, Séller Frederick, Skove Malcolm. Física Clásica y Moderna. Mc Graw Hill. España S. Lea/R.Burke. Física : La Naturaleza de las cosas. Vol 1 Editorial International Thomson Editores Roller, Blum. Física, mecánica, ondas y termodinámica; volumen 1. Editorial Reverte Madrid, España. F0054_Ondas, Calor y Fluidos 5/5