CENTRO UNIVERSITARIO DE LA DEFENSA. ZARAGOZA CURSO Curso cero de Física

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1 CENTRO UNIVERSITARIO DE LA DEFENSA. ZARAGOZA CURSO Curso cero de Física Página 1 de 9

2 1. OBJETO: El acceso al Centro supone para el alumno un cambio importante en su formación académica, lo que hace que se encuentre con cambios sustanciales en cuanto a los conocimientos con los que tendrá que trabajar durante su estancia. Conocedores de esta situación cambiante, tan importante para los alumnos, el Centro comienza en el curso el programa de Cursos 0 La modalidad de Bachillerato idónea es la de Ciencias y Tecnología ya que buena parte de las asignaturas del grado de Ingeniería de Organización Industrial son de carácter científico-técnico, por lo que, en la práctica, se necesita haber adquirido una buena base en Bachillerato que permita afrontar esas materias con solvencia. Son cursos de repaso a algunas de las asignaturas que se han debido cursar en el Bachillerato. Se han diseñado con el propósito de que a los estudiantes se les dote de una formación complementaria, con la finalidad de actualizar, afianzar y completar algunos conceptos básicos ya estudiados en la Formación para obtener título de Técnico Superior o Formación Profesional y en el Bachillerato, sobre todo para aquellos que no cursaran la modalidad de Ciencias y Tecnología. Su finalidad es potenciar el rendimiento académico del estudiante en esta nueva etapa. 2. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA ASIGNATURA: FÍSICA Esta materia requiere conocimientos incluidos en Física y química. La Física contribuye a comprender la materia, su estructura y sus cambios, desde la escala más pequeña hasta la más grande, es decir, desde las partículas, núcleos, átomos, etc., hasta las estrellas, galaxias y el propio universo. El gran desarrollo de las ciencias físicas producido en los últimos siglos ha supuesto un gran impacto en la vida de los seres humanos. Ello puede constatarse por sus enormes Página 2 de 9

3 implicaciones en nuestras sociedades: industrias enteras se basan en sus contribuciones, todo un conjunto de artefactos presentes en nuestra vida cotidiana están relacionados con avances en este campo del conocimiento, sin olvidar su papel como fuente de cambio social, su influencia en el desarrollo de las ideas, sus implicaciones en el medio ambiente, etc. La Física es una materia que tiene un carácter formativo y preparatorio. Como todas las disciplinas científicas, las ciencias físicas constituyen un elemento fundamental de la cultura de nuestro tiempo, que incluye no solo aspectos de literatura, historia, etc., sino también los conocimientos científicos y sus implicaciones. Por otro lado, un currículo, que también en esta etapa pretende contribuir a la formación de una ciudadanía informada, debe incluir aspectos como las complejas interacciones entre física, tecnología, sociedad y ambiente, salir al paso de una imagen empobrecida de la ciencia y contribuir a que los alumnos y alumnas se apropien de las competencias que suponen su familiarización con la naturaleza de la actividad científica y tecnológica. Asimismo, el currículo debe incluir los contenidos conceptuales, procedimentales y latitudinales que permitan abordar con éxito estudios posteriores, dado que la Física es una materia que forma parte de todos los estudios universitarios de carácter científico y técnico y es necesaria para un amplio abanico de familias profesionales que están presentes en la Formación Profesional de Grado Superior. Esta materia supone una continuación de la Física estudiada en el curso anterior, centrada en la mecánica de los objetos asimilables a puntos materiales y en una introducción a la electricidad. Se parte de unos contenidos comunes destinados a familiarizar a los alumnos con las estrategias básicas de la actividad científica que, por su carácter transversal, deberán ser tenidos en cuenta al desarrollar el resto. El resto de los contenidos se estructuran en torno a tres grandes ámbitos: la mecánica, el electromagnetismo y la física moderna. En el primero se pretende completar y profundizar en la mecánica, comenzando con el estudio de la gravitación universal, que permitió unificar los fenómenos terrestres y los celestes. Seguidamente, se introducen las vibraciones y ondas en muelles, cuerdas, acústicas, etc., poniendo de manifiesto la potencia de la mecánica para explicar el comportamiento de la materia. A continuación, se aborda el estudio de la óptica y los campos eléctricos y Página 3 de 9

4 magnéticos, tanto constantes como variables, mostrando la integración de la óptica en el electromagnetismo, que se convierte así, junto con la mecánica, en el pilar fundamental del imponente edificio teórico que se conoce como física clásica. El hecho de que esta gran concepción del mundo no pudiera explicar una serie de fenómenos origino, a principios del siglo XX, tras una profunda crisis, el surgimiento de la física relativista y la cuántica, con múltiples aplicaciones, algunas de cuyas ideas básicas se abordan en el último bloque de este curso. 3. OBJETIVOS: La enseñanza de la Física en el bachillerato tendrá como finalidad contribuir a desarrollar en el alumnado las siguientes capacidades: 1. Adquirir y poder utilizar con autonomía conocimientos básicos de la física, así como las estrategias empleadas en su construcción. 2. Comprender los principales conceptos y teorías, su vinculación a problemas de interés y su articulación en cuerpos coherentes de conocimientos. 3. Familiarizarse con el diseño y realización de experimentos físicos, utilizando el instrumental básico de laboratorio, de acuerdo con las normas de seguridad de las instalaciones. 4. Expresar mensajes científicos orales y escritos con propiedad, así como interpretar diagramas, graficas, tablas, expresiones matemáticas y otros modelos de representación. 5. Utilizar de manera habitual las tecnologías de la información y la comunicación para realizar simulaciones, tratar datos y extraer y utilizar información de diferentes fuentes, evaluar su contenido, fundamentar los trabajos y adoptar decisiones. 6. Aplicar los conocimientos físicos pertinentes a la resolución de problemas de la vida cotidiana. 7. Comprender las complejas interacciones actuales de la Física con la tecnología, la sociedad y el ambiente, valorando la necesidad de trabajar para lograr un futuro sostenible y satisfactorio para el conjunto de la humanidad. 8. Comprender que el desarrollo de la Física supone un proceso complejo y dinámico, que ha realizado grandes aportaciones a la evolución cultural de la humanidad. Página 4 de 9

5 9. Reconocer los principales retos actuales a los que se enfrenta la investigación en este campo de la ciencia. 4. CONTENIDOS: 1. Contenidos comunes: Utilización de estrategias básicas de la actividad científica tales como el planteamiento de problemas y la toma de decisiones acerca de la conveniencia o no de su estudio; la formulación de hipótesis, la elaboración de estrategias de resolución y de diseños experimentales y análisis de los resultados y de su fiabilidad. Búsqueda, selección y comunicación de información y de resultados utilizando la terminología adecuada. 2. Interacción gravitatoria: Una revolución científica que modifico la visión del mundo. De las leyes de Kepler a la Ley de gravitación universal. Energía potencial gravitatoria. El problema de las interacciones a distancia y su superación mediante el concepto de campo gravitatorio. Magnitudes que lo caracterizan: intensidad y potencial gravitatorio. Estudio de la gravedad terrestre y determinación experimental de g. Movimiento de los satélites y cohetes. 3. Vibraciones y ondas: Movimiento oscilatorio: el movimiento vibratorio armónico simple. Estudio experimental de las oscilaciones del muelle. Movimiento ondulatorio. Clasificación y magnitudes características de las ondas. Ecuación de las ondas armónicas planas. Aspectos energéticos. Principio de Huygens. Reflexión y refracción. Estudio cualitativo de difracción e interferencias. Ondas estacionarias. Ondas sonoras. Aplicaciones de las ondas al desarrollo tecnológico y a la mejora de las condiciones de vida. Impacto en el medio ambiente. Página 5 de 9

6 Contaminación acústica, sus fuentes y efectos. 4. Óptica: Controversia histórica sobre la naturaleza de la luz: modelos corpuscular y ondulatorio. Dependencia de la velocidad de la luz con el medio. Algunos fenómenos producidos con el cambio de medio: reflexión, refracción, absorción y dispersión. Óptica geométrica: comprensión de la visión y formación de imágenes en espejos y lentes delgadas. Pequeñas experiencias con las mismas. Construcción de algún instrumento óptico. Estudio cualitativo del espectro visible y de los fenómenos de difracción, interferencias y dispersión. Aplicaciones médicas y tecnológicas. 5. Interacción electromagnética: Campo eléctrico. Magnitudes que lo caracterizan: intensidad de campo y potencial eléctrico. Relación entre fenómenos eléctricos y magnéticos. Campos magnéticos creados por corrientes eléctricas. Fuerzas magnéticas: ley de Lorentz e interacciones magnéticas entre corrientes rectilíneas. Experiencias con bobinas, imanes, motores, etc. Magnetismo natural. Analogías y diferencias entre campos gravitatorio, eléctrico y magnético. Inducción electromagnética. Producción de energía eléctrica, impactos y sostenibilidad. Energía eléctrica de fuentes renovables. Aproximación histórica a la síntesis electromagnética de Maxwell. 6. Introducción a la Física moderna: La crisis de la Física clásica. Postulados de la relatividad especial. Repercusiones de la teoría de la relatividad. El efecto fotoeléctrico y los espectros discontinuos: insuficiencia de la Física clásica para explicarlos. Hipótesis de De Broglie. Relaciones de indeterminación. Valoración del desarrollo científico y tecnológico que supuso la Física moderna. Página 6 de 9

7 Física nuclear. La energía de enlace. Radioactividad: tipos, repercusiones y aplicaciones. Reacciones nucleares de fisión y fusión, aplicaciones y riesgos. 5. PROGRAMA DE FÍSICA I EN EL CUD: INTRODUCCIÓN. La Física se constituye como una disciplina básica de carácter científico que aspira a una descripción del mundo natural en términos matemáticos, racionales y medibles. No debe extrañar por tanto su presencia como materia obligatoria en los estudios de Ingeniería puesto que proporciona las herramientas necesarias para una vez entendido, bien que parcialmente, el funcionamiento de la naturaleza diseñar un plan para la consecución del progreso tecnológico. En ese sentido la asignatura en cuestión representa un primer contacto universitario con la Física siguiendo además el desarrollo histórico de la misma: de la cinemática a la dinámica concluyendo con los valiosos resultados de la termodinámica. Precisamente esta última disciplina tiene un valioso contenido educativo ya que enfrenta al alumno con la imposibilidad de lograr rendimientos totales en la interacción energética con el mundo que nos rodea. CONOCIMIENTOS EXIGIDOS. - Emplear las magnitudes físicas, sus unidades y medidas. Además las expresa en función de las magnitudes fundamentales y unidades del Sistema Internacional. - Resolver problemas básicos de ingeniería para lo que debe conocer las leyes de la mecánica de una y varias partículas, así como las leyes de la termodinámica. - Integrar distintos aspectos de la física, reconociendo los fundamentos físicos que subyacen en una aplicación técnica, dispositivo o sistema real. - Identificar y experimentar situaciones prácticas en el laboratorio que se corresponden con conceptos teóricos previamente adquiridos. El estudiante también es capaz de interpretar los datos obtenidos y relacionarlos con magnitudes y leyes físicas adecuadas. Explica estos resultados en un lenguaje científico y matemático preciso. - En la realización de trabajos prácticos, demostrar la correcta utilización de bibliografía tanto impresa como en la red. Página 7 de 9

8 - Ser capaz de comunicar el conocimiento de la materia en un lenguaje científico claro y preciso. Expresar matemáticamente sus conocimientos físicos y desarrollarlos utilizando el cálculo y álgebra necesarios en cada caso. - Resolver problemas individualmente y participar en equipos, aplicando, adaptando y utilizando las teorías aprendidas en discusiones de problemas prácticos. - Emplear correctamente las ecuaciones fundamentales de la mecánica a diversos campos de la física y de la ingeniería: dinámica de una partícula, dinámica de un sistema de partículas, oscilaciones, elasticidad y fluidos. - Diferenciar y emplear las relaciones entre magnitudes, módulos y coeficientes elásticos fundamentales definidos para sólidos y fluidos. - Realizar balances de masa y energía de fluidos en movimiento en dispositivos básicos. - Diferenciar los conceptos de temperatura y calor y aplicarlos a problemas calorimétricos, de dilatación y transmisión de calor. - Emplear el primer y segundo principios de la termodinámica en procesos, ciclos básicos y máquinas térmicas. 6. PROGRAMA DE FÍSICA II EN EL CUD: CONOCIMIENTOS EXIGIDOS. - Emplear las magnitudes físicas, sus unidades y medidas. Además, las expresa en función de las magnitudes fundamentales y unidades del Sistema Internacional. - Resolver problemas básicos de ingeniería, para lo que debe conocer las leyes del electromagnetismo y de los fenómenos ondulatorios en general. - Integrar distintos aspectos de la física reconociendo los fundamentos físicos que subyacen en una aplicación técnica, dispositivo o sistema real. - Identificar y experimentar situaciones prácticas en el laboratorio que se corresponden con conceptos teóricos previamente adquiridos. El estudiante también es capaz de interpretar los datos obtenidos, y relacionarlos con magnitudes y leyes físicas adecuadas. Explica estos resultados en un lenguaje científico y matemático preciso. - En la realización de trabajos prácticos, demostrar la correcta utilización de bibliografía tanto impresa como en la red. Página 8 de 9

9 - Ser capaz de comunicar el conocimiento de la materia en un lenguaje científico claro y preciso. Expresar matemáticamente sus conocimientos físicos y los desarrolla utilizando el cálculo y álgebra necesarios en cada caso. - Resolver problemas individualmente y participar en equipos, aplicando, adaptando y utilizando las teorías aprendidas en discusiones de problemas prácticos - Conocer y utilizar las propiedades principales de los campos eléctricos y magnéticos, las leyes clásicas del electromagnetismo que los describen y relacionan, el significado de las mismas y su base experimental. - Conocer y utilizar los conceptos relacionados con la capacidad, la corriente eléctrica y la autoinducción e inducción mutua, así como las propiedades eléctricas y magnéticas básicas de los materiales. - Identificar la ecuación de ondas, los parámetros característicos de sus soluciones básicas y los aspectos energéticos de las mismas. Describir la propagación de ondas mecánicas en fluidos y sólidos con aplicaciones a la acústica. - Caracterizar las propiedades de las ondas electromagnéticas, los fenómenos básicos de propagación y superposición, el espectro electromagnético, los aspectos básicos de la interacción luz-materia y las aplicaciones de los fenómenos anteriores en tecnología. 7. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA: - Física universitaria. Sears-Zemansky. Vol. I y II. Ed. Addison-Wesley. - Problemas de física resueltos Burbano. Ed. Tébar. - Física. Alonso Finn. Ed. Pearson. 8. RECOMENDACIONES: Los conceptos teóricos básicos no son muy diferentes de los estudiados en bachillerato. La principal dificultad estriba en su correcta aplicación a problemas prácticos haciendo uso del correspondiente formalismo matemático. Es imprescindible el manejo de vectores: suma, resta, productos escalar y vectorial. Al comienzo de Física I se da una pequeña introducción a su uso; pero conviene perderles el miedo y tener claro que, introducir vectores en un problema, simplemente significa que hay que trabajar componente por componente de forma separada. Página 9 de 9

10 Se hace uso del cálculo infinitesimal de forma suave en Física I (derivadas e integrales de funciones elementales) y de forma intensiva en Física II donde la solución de buena parte de los problemas se expresa en forma de una integral donde tan importante es tener claro el integrando (lo que hay que integrar) como los límites entre los que se calculará la integral. El mejor método de estudio de esta asignatura consiste en resolver, de forma individual, el mayor número posible de problemas, consultando la teoría como guía. Los profesores suministran hojas de problemas que se pueden resolver en todos los casos haciendo uso de la teoría explicada en clase. De ese modo, se coge destreza en el método analítico de resolución de problemas a la vez que se va repasando la teoría explicada. La universidad de Zaragoza dispone de una plataforma electrónica a través de la que los profesores suministran materiales a los alumnos en forma de apuntes, problemarios, guiones de prácticas y resultados de evaluación. Página 10 de 10