María del Rayo A. Aparicio Fernández

Transcripción

1 Instrumento de Planeación Didáctica DATOS GENERALES Materia: Oscilaciones y ondas Créditos: 7 Clave: IO175 Carrera: Ing. Electrónica y computación. Periodo: 2011A Maestro: María del Rayo A. Aparicio Fernández Fechas en que se cursara: Tipo de Curso: Tradicional ( X) Taller ( ) Seminario ( ) Laboratorio ( ) Otro ( ) Inicia 2 de febrero 2011 Objetivo General: Proporcionar al estudiante los elementos adecuados para el estudio y desarrollo de los problemas científicos que involucren fenómenos ondulatorios El estudiante será capaz de identificar e interpretar los fenómenos ondulatorios, pudiendo plantear y resolver la ecuación de onda correspondiente Enfoque y relaciones con el plan de estudios: Materias que apoyan el curso: Algebra lineal, Cálculo integral y diferencial, Técnicas del cálculo integral, ecuaciones diferenciales Materias a las que apoya el curso: El curso apoya las materias de especialización de la carrera de Electrónica y computación, a la vez que ofrece las bases para el desarrollo de las tesis de los estudiantes, cuanto el tema está relacionado con óptica. Políticas del Curso: Normas para la entrega de trabajos: El aprendizaje es responsabilidad del estudiante. El curso requiere de la participación activa tanto del profesor como de los estudiantes. Se requiere del 80 % de asistencia para tener derecho a exámenes y ser puntuales durante todo el curso. La evaluación del curso se lleva a cabo mediante cuatro exámenes parciales, un departamental, entrega de tareas, exposiciones en clase y visitas al laboratorio. Cualquier trabajo que se le solicite al alumno deberá entregarse en tiempo y forma, entendiendo por esta última: limpieza, orden y claridad en la explicación, y originalidad (no se aceptan trabajos que sean copia de otro trabajo de sus compañeros). Dra. María del Rayo A. 1/6

2 Primer Periodo Fechas de 2 de febrero a 24 de febrero No de Sesiones: 8 Contenido Temático: Temas y Subtemas: Encuadre Examen diagnóstico Revisión de temas pre-requisito: movimiento circular uniforme, características de funciones sen(x) y cos(x), relación entre radianes y grados sexagesimales. UNIDAD 1. Fundamentos del movimiento ondulatorio 1.1 Oscilador armónico simple 1.2 Oscilaciones forzadas Pulsaciones Relaciones energéticas Resonancia 1.3 Oscilaciones amortiguadas 1.4 Oscilaciones forzadas con disipación 1.5 Oscilaciones con varios grados de libertad Osciladores acoplados Frecuencias normales y modos normales 1.6 Superposición de oscilaciones y análisis de Fourier 2 de febrero 3 de febrero 3 de febrero 9 de febrero Actividades de Aprendizaje en Clase: -Exposición individual sobre los temas: Oscilaciones forzadas, Osciladores acoplados y Superposición de ondas - Experimentos con materiales cotidianos como son: ventilados de aspas, metrónomo, péndulo simple y estroboscopio. - Entrega de problemas resueltos (tarea no. 1) Presentación en Power point con diapositivas relativas a los temas de la unidad. Libros de texto Páginas de internet Uso de un estroboscopio para determinar la frecuencia de algunos movimientos periódicos. Fechas de Entrega: 23 de febrero - Consulta del curso de la plataforma moodle - Entrega de problemas resueltos (tarea no. 2) 2 de marzo - Preparación de trabajo para exposición en la feria de la ciencia. Al término de la unidad el alumno será capaz de determinar las características del movimiento armónico simple, ya sea mediante medición o cálculo indirecto, así como también podrá definir la ecuación de movimiento para un caso particular. Evaluación Parcial (Criterios de la calificación parcial) Fechas Examen: 23 de febrero Dra. María del Rayo A. 2/6

3 Segundo Periodo Fechas de 2 de marzo a 24 de marzo No de Sesiones: 7 Contenido Temático: Temas y Subtemas UNIDAD 2. Propagación de ondas (o ecuación de onda) 2.1 Ondas unidimensionales Ondas en una cuerda Condiciones de frontera y método de separación de variables 2 de marzo 2.2 Ondas bidimensionales Ondas en una membrana Condiciones de frontera y método de separación de variables 2.3 Ondas tridimensionales Ondas planas y vector de propagación Velocidad de fase y velocidad de grupo Paquetes de ondas Relaciones energéticas Ondas esféricas 2.4 Ondas viajeras y ondas estacionarias Efecto Doppler Cavidades resonantes 2.5 Reflexión y refracción de ondas Actividades de Aprendizaje en Clase - Exposición individual sobre el tema: ecuación de onda. - Resolución de problemas tipo - Visita al laboratorio para observar ondas estacionarias con el mini-lab. Presentación en Power point con diapositivas relativas a los temas de la unidad. Libros de texto Páginas de internet Uso de programas de graficado para representación gráfica en el pintarrón, de diversos tipos de ondas. - Entrega de problemas resuelto (tarea no. 3) Fechas de Entrega 17 de marzo - Demostración en el laboratorio de circuitos eléctricos que generen señales periódicas. - Preparación de trabajo para exposición en la feria de la ciencia. Al término de la unidad el alumno será capaz de verificar si la expresión matemática que describe una perturbación es una onda. Evaluación Parcial (Criterios de la calificación parcial) Fechas del Examen: 24 de marzo Dra. María del Rayo A. 3/6

4 Tercer Periodo Fechas de 30 de marzo a 14 de abril No de Sesiones: 6 Contenido Temático: Temas y Subtemas UNIDAD 3. Polarización, interferencia y difracción 3.1 Estados de polarización 3.2 Generación de ondas transversales polarizadas 3.3 Interferencias entre dos fuentes puntuales coherentes 3.4 Interferencia entre dos fuentes independientes 3.5 Interferómetros por división de amplitud y frente de ondas 3.6 Formación de franjas de interferencia 3.7 Principio de Huygens 3.8 Difracción de Fraunhofer 3.9 Difracción de Fresnel 30 de marzo Actividades de Aprendizaje en Clase: - Exposición individual sobre difracción. - Visita al laboratorio para realizar una práctica con componentes ópticas que permitan al estudiante entender con claridad los temas de la unidad. Polarizadores lineales, fuente de luz blanca, películas de jabón, rejillas de difracción. Malla mosquitero para generar patrones de difracción, laser. - Entrega de problemas resuelto (tarea no. 4) Fechas de Entrega 14 de abril - Visita al laboratorio para demostración de aplicación de los temas de la unidad. 12 de mayo Al término de la unidad el estudiante podrá resolver problemas relacionados con el tema, que involucren la aplicación de los conceptos de óptica física. Evaluación Parcial (Criterios de la calificación parcial) Fechas del Examen: 4 de mayo Dra. María del Rayo A. 4/6

5 Cuarto Periodo Contenido Temático: Temas y Subtemas UNIDAD 4. Óptica geométrica 4.1 Principio de Fermat 4.2 Lentes Lentes esféricas Distancia focal Aumento Aberraciones Poder de resolución Lentes delgadas 4.3 Espejos Espejos planos Espejos curvos 4.4 Diafragmas y prismas 4.5 Fibras ópticas 4.6 Sistemas ópticos Fechas de 5 de mayo a 2 de junio No de Sesiones: 9 5 de mayo UNIDAD 5. Óptica física 5.1 Transformadas de Fourier 5.2 Filtros 5.3 Dispersión de Rayleigh 5.4 Reflexión y refracción de ondas electromagnéticas 5.5 Reflexión total interna 5.6 Propiedades ópticas de los metales N Actividades de Aprendizaje en Clase: Formación de imágenes utilizando elementos refractores (lentes) y reflectores (espejos). Manejo del microscopio óptico y el telescopio Newtoniano. 25 de mayo Pecera, laser y componentes ópticas para demostración de las leyes de reflexión y refracción. Componentes ópticas: juego de lentes positivas y negativas, espejos cóncavos, convexos y planos, prismas de vidrio. - Entrega de problemas resuelto (tarea no. 5) Fechas de Entrega 25 de mayo - Asistencia al laboratorio para comprobar las leyes de la reflexión, las leyes de la refracción y la reflexión total interna. - Entrega de problemas resuelto (tarea no. 6) 2 de junio Al término de la unidad el estudiante podrá explicar cómo funcionan algunos instrumentos ópticos como son el microscopio, telescopio, proyector de transparencias y espectrómetro. Dra. María del Rayo A. 5/6

6 Evaluación Parcial (Criterios de la calificación parcial) Fechas del Examen: 2 de junio Evaluación Ordinario Segunda semana de junio de Se aplica examen departamental 35% de la calificación total del curso. Extraordinario Mes de juliode 2011; la calificación que se obtiene en el examen extraordinario (80 calificación máxima) más 0.4 de la calificación de ordinario. Bibliografía Básica: 1. Hecht, Óptica Geométrica 2. Landau, Mecánica, Ed. Reverté 3. Berkeley Phys. Course, Mecánica, Ed. Reverté 4. Feynman vol.1, Óptica Geométrica 5. Hecht-Zajac, Óptica, Fondo Educativo Interamericano. 6. Physics of waves, W.C. Elmore & M.A. Heald 7. Berkley phys. Course, Ondas, Ed. Reverté 8. Campos electromagnéticos, Wangsness 9. Vibraciones y ondas, A.P. French, Ed. Reverté Bibliografía Complementaria: 1. Alonso-Finn, Física Vol. 2, Addison Wesley 2. E. V. Kourmyshev, Aspectos Físicos y Matemáticos del Movimiento Ondulatorio, Universidad de Sonora, Dra. María del Rayo A. 6/6