DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA

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1 DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA ASIGNATURA: Nombre en Inglés: PHYSICS II Código UPM: MATERIA: FÍSICA CRÉDITOS ECTS: 6 CARÁCTER: BÁSICA TITULACIÓN: GRADUADO EN INGENIERÍA QUÍMICA TIPO: OBLIGATORIA CURSO: PRIMERO SEMESTRE: SEGUNDO CURSO ACADÉMICO PERIODO IMPARTICION Septiembre- Enero Febrero - Junio IDIOMA IMPARTICIÓN Sólo castellano Sólo inglés Ambos GUÍA DE APRENDIZAJE Página 1 de 14

2 DEPARTAMENTO FÍSICA APLICADA (EUITI) COORDINADOR ÁLVARO GUSTAVO VITORES GONZÁLEZ PROFESORADO NOMBRE Y APELLIDO DESPACHO Correo electrónico AURELIA ALONSO MEDINA A [email protected] ALBINO ARENAS GÓMEZ A-324 [email protected] AGUSTINA BRAVO MALO A [email protected] MARINA CAMARASA RIUS A-325 [email protected] ROBERTO CANGAS PRADILLO A [email protected] CRISTÓBAL COLÓN HERNÁNDEZ A [email protected] EDUARDO FALEIRO USANOS A-314 [email protected] JUAN MARIO GARCÍA DE MARÍA A-325 [email protected] MARÍA DEL CARMEN GÓMEZ MEDINA A [email protected] PEDRO GONZÁLEZ CORREAL A-327 [email protected] LAURA MUÑOZ MUÑOZ A-314 [email protected] FRANCISCO JAVIER ORTEGA OCIO A-329 [email protected] MARÍA ESTER RUIZ MORALES A-314 [email protected] MARÍA SOLEDAD RUIZ MORALES A [email protected] ÁLVARO G. VITORES GONZÁLEZ A-328 [email protected] GUÍA DE APRENDIZAJE Página 2 de 14

3 CONOCIMIENTOS PREVIOS REQUERIDOS PARA PODER SEGUIR CON NORMALIDAD LA ASIGNATURA ASIGNATURAS SUPERADAS OTROS RESULTADOS DE APRENDIZAJE NECESARIOS CÁLCULO MATRICIAL, DIFERENCIAL E INTEGRAL BÁSICO (recomendables) GUÍA DE APRENDIZAJE Página 3 de 14

4 OBJETIVOS DE APRENDIZAJE COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA Código COMPETENCIA NIVEL CG1 CG3 CG5 CG6 Conocer y aplicar los conocimientos de ciencias y tecnologías básicas a la práctica de la Ingeniería Industrial Aplicar los conocimientos adquiridos para identificar, formular y resolver problemas en contextos amplios, siendo capaces de integrarlos trabajando en equipos multidisciplinares Comunicar conocimientos y conclusiones, tanto de forma oral como escrita y gráfica, a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades Poseer las habilidades de aprendizaje que permitan continuar estudiando a lo largo de toda la vida para un desarrollo profesional adecuado Conocimiento Análisis, síntesis Síntesis Aplicación CG10 Creatividad Síntesis CE2 Comprensión y dominio de los conceptos básicos sobre las leyes generales de la mecánica, termodinámica, campos y ondas y electromagnetismo, y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería. Aplicación Código RA-01 RA-02 RA-03 RA-04 RA-05 RA-06 RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA Conocimientos y capacidades de pensamiento y razonamiento necesarios para el análisis, enfoque y resolución de problemas concretos. Saber aplicar el método científico y el lenguaje científico-tecnológico a la resolución de problemas concretos de la Ingeniería. Adquirir las habilidades necesarias para aplicar los conocimientos físicos a la investigación, desarrollo e innovación en Ingeniería. Adquirir las habilidades necesarias para el manejo y aprovechamiento de los equipos, dispositivos y sistemas de medida. Ser capaz de recoger, tratar, analizar e interpretar críticamente los datos experimentales. Actitudes de razonamiento crítico y actuaciones creativas para abordar y resolver problemas. Actitudes de razonamiento crítico y actuaciones creativas para abordar y resolver problemas. GUÍA DE APRENDIZAJE Página 4 de 14

5 CONTENIDOS Y ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO) TEMA / CAPÍTULO Tema 1. Electrostática Tema 2. Electrocinética Tema 3. Electromagnetismo APARTADO 1.1. Nociones fundamentales: naturaleza de la carga eléctrica 1.2. Ley de Coulomb 1.3. Intensidad del campo eléctrico 1.4. Teorema de Gauss. Aplicaciones 1.5. Potencial eléctrico 1.6. Capacidad de un conductor 1.7. Condensadores. Asociación 1.8. Energía de un condensador y del campo electrostático 1.9. Dieléctricos. Polarización. Susceptibilidad eléctrica. Relación entre los vectores intensidad de campo, desplazamiento y polarización eléctricos 2.1. Corriente eléctrica: concepto de carga en movimiento 2.2. Intensidad y densidad de corriente. Ley de Ohm 2.3. Asociaciones de resistencias 2.4. Ley de Joule 2.5. Fuerza electromotriz. Generalización de la ley de Ohm 2.6. Leyes de Kirchhoff 2.7. Carga y descarga de un condensador a través de una resistencia (circuitos RC) 3.1. Magnetostática: nociones fundamentales 3.2. Inducción magnética. Fuerzas magnéticas. Ley de Lorentz. Ley de Laplace. Momento magnético de un circuito 3.3. Ley de Biot-Savart. Aplicaciones 3.4. Ley de Ampère. Aplicaciones 3.5. Flujo magnético. Fuerza electromotriz inducida. Ley de Faraday 3.6. Coeficientes de autoinducción y de inducción mutua 3.7. Corriente a través de una autoinducción conectada a una fuente continua mediante una resistencia (circuitos RL) 3.8. Energía magnética 3.9. Magnetismo en medios materiales. Imanación. Susceptibilidad magnética. Excitación magnética. Diamagnetismo, paramagnetismo y ferromagnetismo: nociones básicas Leyes de Maxwell. Conceptos básicos de ondas electromagnéticas Indicadores de logro relacionados LO-01 A LO-07 LO-08 A LO-11 LO-12 A LO-18 GUÍA DE APRENDIZAJE Página 5 de 14

6 Tema 4. Corriente alterna 4.1. Generador de corriente alterna 4.2. Resistencia, autoinducción y condensador conectados a una tensión alterna sinusoidal 4.3. Circuito LCR con generador en serie 4.4. Representación compleja de la impedancia. Forma compleja de la ley de Ohm 4.5. Circuito LCR en paralelo 4.6. Resonancia en corriente alterna 4.7. Potencia en un circuito de corriente alterna LO-19 A LO-21 Tema 5. Óptica 5.1. Introducción: teorías sobre la luz 5.2. Leyes de reflexión y refracción. Principio de Huygens 5.3. Reflexión en espejos planos y esféricos 5.4. Refracción en lámina plano-paralela y en prisma óptico 5.5. Refracción en dioptrio esférico y en lentes 5.6. Óptica física. Nociones básicas sobre interferencia y difracción LO-22 A LO-24 Prácticas de Laboratorio 1. Puente de hilo. Medida de resistencias 2. Inducción electromagnética 3. Balanza de corriente 4. Osciloscopio 1 (manejo) 5. Osciloscopio 2 (aplicaciones) 6. Óptica LO-25 A LO-28 GUÍA DE APRENDIZAJE Página 6 de 14

7 BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES ORGANIZATIVAS UTILIZADAS Y METODOS DE ENSEÑANZA EMPLEADOS CLASES DE TEORIA Lecciones magistrales en las que el profesor expondrá los fundamentos y desarrollos básicos teóricos de la asignatura. Se intercalarán, cuando fuera necesario, ejemplos de aplicación de los conceptos expuestos. Asignación: 1,2 ECTS (2 h presenciales/semana) CLASES PROBLEMAS Clases con interacción activa profesor-alumno y alumno-alumno. Los problemas se resolverán bien directamente por el profesor o, en caso de grupos reducidos, por los alumnos divididos en pequeños grupos con la orientación dinámica del profesor. Asignación: 1,2 ECTS (2 h presenciales/semana) PRÁCTICAS Introducción de las prácticas de laboratorio por parte del profesor. Toma de datos y realización del tratamiento inicial de los mismos por el alumno en el laboratorio con la orientación del profesor. Asignación: 0,6 ECTS (2 h presenciales/semana pero en semanas alternas) TRABAJOS INDIVIDUALES Y/0 EN GRUPO El profesor podrá proponer al alumno la realización de pequeños trabajos, de modo individual o en grupo, sobre algunos aspectos concretos de la asignatura. Dichos trabajos podrán ser entregados por escrito y/o expuestos en público. Asignación: 0,04 ECTS (1 h presenciales/semestre) OTRAS ACTIVIDADES A lo largo del semestre se realizarán pequeños exámenes de clase dentro del mecanismo previsto en la componente de evaluación continua. Así mismo, podrán realizarse algunos seminarios o actividades presenciales sobre temas específicos del programa de la asignatura o complementarios a la misma. Asignación: 0,08 ECTS (2 h presenciales/semestre) TUTORÍAS Estarán orientadas a la atención por parte del profesor de las dudas concretas de teoría, problemas y laboratorio que planteen los alumnos. Así mismo, servirán para el seguimiento y asesoramiento de todas las tareas propuestas al alumno. GUÍA DE APRENDIZAJE Página 7 de 14

8 RECURSOS DIDÁCTICOS BIBLIOGRAFÍA BÁSICA BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA Sears, F. W., Zemansky, M. W., Young, H. D. y Freedman, R. A. Física Universitaria. Tomo 2. Pearson Addison-Wesley, México (2004) Tipler, P. A. y Mosca, G. Física para la Ciencia y la Tecnología. Volumen 2. Editorial Reverté, Barcelona (2005) Burbano, S., Burbano, E. y Gracia, C. Problemas de Física. Editorial Tébar, Madrid (2004) Fidalgo, J. A. y Fernández, M. R Problemas de Física General. Editorial Everest, León (2001) Alonso, M. y Finn, E. J. Física. Addison-Wesley Iberomericana, Madrid (1995) Arenas, A. Física. Problemas de examen. Ediciones Selecciones Científicas, Madrid (1987) Burbano, S., Burbano, E. y Gracia, C. Física General. Editorial Tébar, Madrid (2003) De Juana, J. M. Física General. Volumen 2. Editorial Pearson Prentice Hall, Madrid (2003) Eisberg, R. M. y Lerner, L. S. Física. Fundamentos y aplicaciones. McGraw- Hill, México (1984) Fishbane, P. M., Gasiorowicz, S. y Thornton, S. T. Física para Ciencias e Ingeniería. Tomo 2. Prentice-Hall Hispanoamericana, México (1994) Gettys, W. E., Keller, F. J. y Skove, M. J. Física para Ciencias e Ingeniería. 2 tomos. McGraw-Hill, Madrid (2005) Lleó, A., Betete, B., Galeano, J., Lleó, L. y Ruiz-Tapiador, I. Problemas y cuestiones de Física. Ediciones Mundi-Prensa, Madrid (2002) Resnick, R., Halliday, D. y Krane, K. S. Física. 2 volúmenes. CECSA, México (2002) Ruiz Vázquez, J. Problemas de Física. Ediciones Selecciones Científicas, Madrid (1985) Serway, R. A. y Jewett, J. W. Jr. Física para Ciencias e Ingenierías. Volumen 2. Cengage Learning Editores, México (2009) Vitores, A. G. Conceptos básicos de Física mediante tests. Servicio de Publicaciones de la EUITI, Madrid (2010) VV.AA. Cuaderno de Laboratorio de Física II. Servicio de Publicaciones de la EUITI, Madrid (2010) RECURSOS WEB GUÍA DE APRENDIZAJE Página 8 de 14

9 EQUIPAMIENTO Laboratorio de Física II de 64 m 2 Equipos e instrumentación para la realización de prácticas de medidas de magnitudes eléctricas, fenómenos electromagnéticos y fundamentos de Óptica geométrica y física Ordenadores con conexión a Internet, S.O. Windows, paquete Office y programas de tratamiento de datos Televisión y vídeo para el curso en VHS El Universo Mecánico Sala para Seminarios con cañón de proyección y ordenadores Biblioteca de Departamento GUÍA DE APRENDIZAJE Página 9 de 14

10 CRONOGRAMA DE TRABAJO DE LA ASIGNATURA (orientativo) MES QUINCENA ACTIVIDADES AULA LABORATORIO TRABAJO INDIVIDUAL Febr. Mar. Abr. May. 1ª Tema 1 (Teoría y Problemas) 2ª Final Tema 1 (Teoría y Problemas) 1ª Tema 2 (Teoría y Problemas) 2ª Final Tema 2 y Tema 3 (Teoría y Problemas) 1ª Final Tema 3 (Teoría y Problemas) 2ª Tema 4 (Teoría y Problemas) 1ª Continuación Tema 4 (Teoría y Problemas) 2ª Final Tema 4 y Tema 5 (Teoría y Problemas) Jun. 1ª Final Tema 5 (Teoría y Problemas) TRABAJO EN GRUPO * * ACTIVIDADES EVALUACIÓN OTROS Práctica 1 * * Compl. Lab (1 h) Práctica 2 * * Control Tema 1 Compl. Lab (1 h) Prácticas 3 y 4 * * Control Tema 2 Compl. Lab (1 h) Prácticas 4 y 5 Trabajo (1 h) * Compl. Lab (1 h) Práctica 5 * Trabajo (1 h) Compl. Lab (1 h) Práctica 6 * * Control Tema 3 Compl. Lab (1 h) Recuperac. * * Control Tema 4 Control Tema 5 y Examen final (T, P, L) Jun. 2ª Examen final (T, P, L) Jul. 1ª Examen final extraordinario (T, P, L) * Algunas actividades, como las complementarias de Laboratorio, entre otras, podrán desarrollarse, en ocasiones, como trabajo individual o en grupo El Cronograma se presenta programado para el caso de 15 semanas lectivas presenciales en el semestre. Si las circunstancias del curso académico impiden llegar al máximo de semanas propuesto, la programación presentada se ajustará a las semanas propuestas, en cada caso, por la Subdirección de Ordenación Académica del Centro, redistribuyendo la programación presentada y cumpliendo con los objetivos de aprendizaje presentados en esta Guía de Aprendizaje. GUÍA DE APRENDIZAJE Página 10 de 14

11 SISTEMA DE EVALUACIÓN DE LA ASIGNATURA EVALUACIÓN Ref LO-01 LO-02 LO-03 LO-04 LO-05 LO-06 LO-07 LO-08 LO-09 LO-10 LO-11 LO-12 LO-13 LO-14 LO-15 LO-16 LO-17 LO-18 LO-19 INDICADOR DE LOGRO El alumno saber calcular campos eléctricos mediante la ley de Coulomb, tanto en sistemas sencillos de carga discreta como por integración en algunos sistemas continuos El alumno comprende el concepto de flujo eléctrico, el significado del teorema de Gauss y sabe aplicarlos al cálculo de campos eléctricos sencillos El alumno sabe calcular el potencial eléctrico, y luego el campo por derivación, en casos sencillos El alumno sabe calcular la capacidad de los condensadores plano-paralelo, cilíndrico y esférico El alumno sabe resolver problemas en que intervengan las ecuaciones de asociación de condensadores en serie y en paralelo El alumno sabe resolver problemas básicos en presencia de dieléctricos El alumno sabe calcular la energía electrostática de un sistema de cargas puntuales, de un conductor, de un condensador y, en general, de un campo electrostático cualquiera que exista en el espacio El alumno conoce el significado de la ley de Ohm y de la ley de Joule y sabe aplicarlas en circuitos eléctricos básicos El alumno es capaz de calcular la resistencia equivalente a combinaciones en serie y paralelo El alumno conoce las leyes de Kirchhoff y sabe aplicarlas a la resolución de circuitos eléctricos El alumno conoce el comportamiento de un circuito RC, sabiendo calcular la constante de tiempo de dicho circuito y la carga, la intensidad y la tensión en función del tiempo El alumno es capaz de calcular la fuerza magnética que actúa sobre cargas en movimiento y sobre elementos y espiras de corriente cuando se encuentran dentro de una inducción magnética El alumno conoce el significado de las leyes de Biot-Savart y de Ampère, así como su utilidad, aplicación y limitaciones para el cálculo de inducciones magnéticas El alumno comprende el fenómeno de la inducción electromagnética y sabe calcular el valor y el sentido de la f.e.m. inducida en problemas sencillos El alumno conoce el significado de la autoinducción y de la inducción mutua y sabe calcularlas en casos sencillos El alumno comprende el comportamiento de los circuitos LR y sabe calcular las magnitudes básicas de los mismos El alumno sabe calcular las magnitudes magnéticas básicas en los fenómenos en presencia de medios materiales El alumno sabe calcular la energía asociada al campo magnético El alumno conoce y sabe manejar los conceptos de valor instantáneo, medio, máximo y eficaz de una C.A. Relacionado con RA: GUÍA DE APRENDIZAJE Página 11 de 14

12 LO-20 LO-21 LO-22 LO-23 LO-24 LO-25 LO-26 LO-27 LO-28 El alumno conoce los conceptos de reactancia capacitiva, reactancia inductiva e impedancia y sabe calcularlos El alumno domina las notaciones y cálculos con las representaciones fasorial y compleja para la resolución de circuitos en corriente alterna El alumno conoce los fenómenos de reflexión y refracción, así como las leyes que los rigen y sabe aplicarlas El alumno sabe dibujar los diagramas de rayos para localizar imágenes en espejos, lentes, etc. y resolver problemas básicos de lentes y espejos El alumno comprende los fenómenos de interferencia y difracción y sabe resolver problemas sencillos sobre ellos El alumno sabe realizar el cálculo de errores (en medidas directas e indirectas) a utilizar en todas las prácticas de Laboratorio El alumno sabe utilizar los métodos de representación gráfica y el tratamiento de datos por mínimos cuadrados El alumno sabe expresar correctamente los resultados finales de los procesos experimentales El alumno ha adquirido las destrezas básicas en el trabajo de laboratorio así como en la presentación de la información adquirida RA-03, RA-04, RA-05, RA-06 RA-03, RA-04, RA-05, RA-06 RA-03, RA-04, RA-05, RA-06 RA-03, RA-04, RA-05, RA-06 GUÍA DE APRENDIZAJE Página 12 de 14

13 EVALUACIÓN SUMATIVA (ACUMULATIVA) BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES EVALUABLES MOMENTO LUGAR PESO EN LA CALIFICACIÓN * Evaluación continua de Teoría y Problemas Feb. May. Aula 16% Examen final de Teoría y Problemas Junio (Julio) Aula ex 64% Evaluación continua de Laboratorio Feb. May. Aula 10% Examen final de Laboratorio Junio (Julio) Aula ex 10% * Ver condiciones de calificación en tabla de criterios + * V GUÍA DE APRENDIZAJE Página 13 de 14

14 *CRITERIOS DE CALIFICACIÓN Sistema general de evaluación (convocatoria ordinaria) - La parte de la asignatura correspondiente a las actividades formativas de teoría y problemas se evaluará mediante el trabajo continuo (exámenes de clase, problemas para entregar, etc.) y mediante un examen final (que podrá incluir cuestiones de teoría, problemas y cuestiones tipo test). - La parte de la asignatura correspondiente a las actividades formativas de prácticas de laboratorio se evaluará mediante el trabajo continuo (realización de prácticas, exámenes de clase, memorias para entregar, etc.) y mediante un examen final (que podrá incluir cuestiones de de fundamento teórico de las prácticas, ejercicios con cálculos de medidas y errores, representación y cálculos de tratamiento gráfico de datos y cuestiones tipo test). - Los conocimientos, habilidades y competencias adquiridas en los procesos de aprendizaje de teoría y problemas se evaluarán: de manera continua, con una nota NCTP (20% del peso de la nota final de la parte de teoría y problemas, NTP) y mediante un examen final, con una nota NETP (80% de la nota final de la parte de teoría y problemas, NTP): NTP = 0,20 NCTP + 0,80 NETP - Los conocimientos, habilidades y competencias adquiridas en los procesos de aprendizaje de prácticas del laboratorio se evaluarán: de manera continua, con una nota NCL (50% del peso de la nota final de la parte de laboratorio, NL) y mediante un examen final, con una nota NEL (50% de la nota final de la parte de laboratorio, NL): NL = 0,50 NCL + 0,50 NEL - La calificación final de la asignatura (NF) vendrá dada por la ecuación NF = 0,80 NTP + 0,20 NL (1) siempre que se cumplan a la vez las condiciones NTP 3.0 y NL Todas las partes antes mencionadas se calificarán sobre 10 puntos. La asignatura se considerará superada si NF 5.0. En caso contrario, la asignatura no se considera superada, no guardándose ninguna nota para posteriores convocatorias, si bien la asistencia obligatoria a las prácticas, una vez completada, se conservará para siempre mientras no se modifique el Plan de Estudios vigente. - En aquellos casos en los que no se cumplan a la vez las condiciones NTP 3.0 y NL 3.0, la aplicación de la ecuación (1) no permitirá aprobar la asignatura, siendo NF la obtenida de la ecuación (1) pero estando esta nota limitada a un valor máximo de 3.0. Sistema de evaluación (convocatoria extraordinaria y opción de sólo prueba final ) - En la convocatoria extraordinaria y en la modalidad de evaluación mediante sólo prueba final, la calificación final se obtendrá mediante la ecuación NF = 0,80 NETP + 0,20 NEL, donde NETP es la calificación del examen de teoría y problemas y NEL la del examen de laboratorio. Normas específicas de evaluación de contenidos mínimos - Para poder realizar el examen de teoría y problemas, será necesario haber realizado todas las prácticas del laboratorio. - No se podrá aprobar la asignatura en ninguna situación en la que la nota final de la parte de teoría y problemas o la nota final de la parte de laboratorio sean inferiores a 3.0. GUÍA DE APRENDIZAJE Página 14 de 14