FF2 - Física II

Transcripción

1 Unidad responsable: Unidad que imparte: Curso: Titulación: Créditos ECTS: ESAB - Escuela Superior de Agricultura de Barcelona FIS - Departamento de Física GRADO EN INGENIERÍA AGRÍCOLA (Plan 2009). (Unidad docente Obligatoria) GRADO EN INGENIERÍA DE SISTEMAS BIOLÓGICOS (Plan 2009). (Unidad docente Obligatoria) GRADO EN INGENIERÍA AGROAMBIENTAL Y DEL PAISAJE (Plan 2009). (Unidad docente Obligatoria) GRADO EN INGENIERÍA ALIMENTARIA (Plan 2009). (Unidad docente Obligatoria) 6 Idiomas docencia: Catalán Profesorado Responsable: Otros: JOAQUIM VALLS RIBAS ANTONI GIRÓ ROCA - DANIEL LOPEZ CODINA - ELOY PINEDA SOLER - TRINITAT PRADELL CARA - CLARA PRATS SOLER Competencias de la titulación a las cuales contribuye la asignatura Específicas: 2. Comprensión y dominio de los conceptos básicos sobre las leyes generales de la mecánica, termodinámica, campos, ondas y electromagnetismo y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería. Transversales: 1. TRABAJO EN EQUIPO - Nivel 1: Participar en el trabajo en equipo y colaborar, una vez identificados los objetivos y las responsabilidades colectivas e individuales, y decidir conjuntamente la estrategia que se debe seguir. Metodologías docentes Las horas de clase de grupo grande consistirán en la introducción, por parte del profesor, de los conceptos necesarios para lograr los objetivos de la asignatura, se presentaran también ejemplos de aplicaciones de estos conceptos a la resolución de problemas tipo. Las clases de grupo pequeño consistirán en sesiones de problemas o de laboratorio, en estas sesiones los estudiantes trabajaran en equipos y el profesor los dirigirá durante la actividad. Se potenciará la capacidad de trabajo en equipo y de resolución de problemas de los estudiantes. El material de soporte a la asignatura incluye guiones de laboratorio, colecciones de problemas y apuntes. Este material estará disponible en ATENEA. Objetivos de aprendizaje de la asignatura La asignatura pretende que el estudiante adquiera los conocimientos de termodinámica, electromagnetismo y propiedades de la luz y la materia. El estudiante tiene que ser capaz de resolver problemas y cuestiones relacionadas con estos temas y saber aplicar estos conocimientos en asignaturas posteriores. Paralelamente, el estudiante tiene que adquirir una visión general de la ciencia y del método científico, tiene que saber aplicar el análisis dimensional a la solución de problemas y a la comprobación de resultados, y tiene que dominar las distintas técnicas de cálculo que se introducen en la asignatura. También se pretende que el estudiante se familiarice con el trabajo de laboratorio, utilice correctamente el material y sepa proceder con rigor científico a la hora de tomar, tratar y presentar datos experimentales. 1 / 9

2 Horas totales de dedicación del estudiantado Dedicación total: 150h Horas grupo grande: 40h 26.67% Horas grupo mediano: 0h 0.00% Horas grupo pequeño: 20h 13.33% Horas actividades dirigidas: 0h 0.00% Horas aprendizaje autónomo: 90h 60.00% 2 / 9

3 Contenidos FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA Dedicación: 35h Grupo grande/teoría: 10h Grupo mediano/prácticas: 4h Aprendizaje autónomo: 21h 1.1 Introducción a la termodinámica 1.2 Temperatura y principio cero 1.3 Energía interna, calor y trabajo. Primer principio 1.4 Capacidad calorífica y calor específico 1.5 Diagramas Presión Volumen y procesos reversibles 1.6 Máquinas térmicas. Ciclo de Carnot 1.7 Entropía. Segundo principio 1.8 Variaciones de entropía en procesos reversibles 1.9 Ciclos termodinámicos Actividad 3: Sesión dirigida de problemas. Aplicaciones del primer principio, Segundo principio y máquinas térmicas APLICACIONES DE TERMODINÁMICA Dedicación: 35h Grupo grande/teoría: 10h Grupo mediano/prácticas: 4h Aprendizaje autónomo: 21h 2.1 Propiedades termodinámicas de las substancias puras 2.2 Calor latente y cambios de fase 2.3 Presión de vapor, humedad absoluta y humedad relativa 2.4 Fundamentos de termodinámica de la atmósfera 2.5 Introducción a los procesos irreversibles 2.6 Transporte de calor 2.7 Transporte de materia 2.8 Termodinámica de los seres vivos Actividad 3: Sesión dirigida de problemas. Cambios de fase Actividad 4: Práctica de laboratorio. Membranas semipermeables Actividad 6: Comprensión de un documento científico en inglés 3 / 9

4 ELECTROSTÁTICA Y CORRIENTE ELÉCTRICO Dedicación: 35h Grupo grande/teoría: 8h Grupo mediano/prácticas: 6h Aprendizaje autónomo: 21h 3.1 Campo eléctrico y potencial eléctrico 3.2 Corriente eléctrica y resistencia eléctrica 3.3 Condensadores de carga eléctrica 3.4 Propiedades eléctricas de los materiales 3.5 Baterías y circuitos de corriente continua Actividad 3: Sesión dirigida de problemas. Electrostática y condensadores, Corriente eléctrica Actividad 4: Práctica de laboratorio. Corriente continua MAGNETISMO Y CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNO Dedicación: 30h Grupo grande/teoría: 8h Grupo mediano/prácticas: 4h Aprendizaje autónomo: 18h 4.1 Campo magnético. Imanes y electroimanes 4.2 Inducción magnética. Generación de corriente eléctrica 4.3 Propiedades magnéticas de los materiales 4.4 Auto inductancia e inductancia mutua 4.5 Circuitos RC, RL y RLC 4.6 Corriente trifásico Actividad 3: Sesión dirigida de problemas. Campo magnético e inducción magnética Actividad 4: Práctica de laboratorio. Corriente alterna 4 / 9

5 PROPIEDADES DE LA LUZ Y LA MATERIA Dedicación: 15h Grupo grande/teoría: 4h Grupo mediano/prácticas: 2h Aprendizaje autónomo: 9h 5.1 Origen de les ondas electromagnéticas 5.2 Propagación de ondas electromagnéticas 5.3 Absorción, transmisión y reflexión 5.4 Producción de radiación térmica 5.5 Balances de energía y aplicaciones Actividad 3: Sesión dirigida de problemas. Radiación térmica Actividad 5: Trabajo guiado optativo. Óptica geométrica e instrumentos ópticos 5 / 9

6 Planificación de actividades ACTIVIDAD 1: CLASES DE EXPLICACIÓN TEÓRICA Dedicación: 90h Grupo grande/teoría: 38h Aprendizaje autónomo: 52h ACTIVIDAD 2: PRUEBAS INDIVIDUALES DE EVALUACIÓN Los estudiantes resolverán individualmente problemas y cuestiones. Las 4h horas de las pruebas de evaluación forman parte de las horas de Grupo grande asignadas a los diversos temas de la asignatura. Valorar la consecución de los objetivos de aprendizaje de la asignatura Dedicación: 2h Grupo pequeño/laboratorio: 2h ACTIVIDAD 3: SESIONES DIRIGIDAS DE PROBLEMAS Dedicación: 35h Grupo mediano/prácticas: 14h Aprendizaje autónomo: 21h El profesor guiará a los estudiantes durante el planteamiento de varios problemas. También mostrará ejemplos de las técnicas de cálculo que los estudiantes deberán usar durante la actividad. Los estudiantes resolverán estos problemas individualmente o en grupos pequeños (dependiendo de la actividad). Material de soporte: Enunciados de los problemas Descripción de la entrega esperada y vínculos con la evaluación: Los estudiantes entregarán los problemas resueltos en el formato y plazo establecidos por el profesor, que los evaluará. Saber aplicar los conceptos desarrollados en las clases de teoría a la resolución de problemas y dominar las técnicas de cálculo adecuadas. Los puntos principales a alcanzar son: 1. Saber calcular las variaciones de presión, volumen, temperatura, calor, trabajo y entropía en procesos reversibles 2. Saber calcular el rendimiento de máquinas térmicas 3. Determinar el calor latente y los cambios de las propiedades termodinámicas en cambios de fase 4. Interpretar correctamente diagramas de fase de sustancias puras 5. Saber calcular el campo y potencial eléctrico en el entorno de una distribución de carga 6. Saber resolver circuitos de condensadores eléctricos 7. Calcular el comportamiento eléctrico de los materiales en función de sus propiedades 8. Analizar circuitos de corriente continua 9. Determinar las fuerzas magnéticas entre corrientes eléctricas e imanes 10. Saber aplicar la ley de inducción magnética en diferentes configuraciones 11. Determinar balances de energía y las propiedades de los estados estacionarios en procesos de intercambio de calor 12. Saber calcular la energía disipada por radiación térmica para diferentes geometrías 6 / 9

7 ACTIVIDAD 4: PRÁCTICAS DE LABORATORIO Dedicación: 15h Grupo mediano/prácticas: 6h Aprendizaje autónomo: 9h Los estudiantes realizarán experiencias de laboratorio y analizarán los resultados. El profesor mostrará las características básicas de los instrumentos que se utilizarán y guiará a los estudiantes durante la realización de la actividad. Las prácticas se realizarán en el laboratorio 204 de la ESAB. Material de soporte: Guiones de prácticas y hojas de informe Material de laboratorio Descripción de la entrega esperada y vínculos con la evaluación: Para cada sesión, los estudiantes presentarán un informe de la práctica que se evaluará por parte del profesor. Esta actividad servirá para evaluar la competencia de trabajo en equipo. Saber utilizar correctamente el material de laboratorio, tomar y utilizar correctamente y con precisión datos experimentales, comprobar experimentalmente los conceptos físicos desarrollados en las clases de teoría. Los puntos principales que se deberán alcanzar son: 1. Comprender el funcionamiento y la utilidad de las membranas semipermeables en organismos vivos 2. Medir el flujo osmótico en una membrana semipermeable 3. Saber utilizar correctamente el voltímetro, el amperímetro y el ohmímetro 4. Comprobar experimentalmente las relaciones voltaje - intensidad en circuitos de corriente continua 5. Saber analizar circuitos de corriente continua 6. Dominar las bases del funcionamiento de un osciloscopio 7. Comprobar experimentalmente las relaciones voltaje-intensidad en circuitos de corriente alterna 8. Saber calcular la impedancia y el factor de potencia en un circuito de corriente alterna 9. Capacidad de identificar objetivos colectivos e individuales y decidir conjuntamente la estrategia a seguir ACTIVIDAD 5: TRABAJO GUIADO OPTATIVO: ÓPTICA GEOMÉTRICA Y INSTRUMENTOS ÓPTICOS Dedicación: 4h Aprendizaje autónomo: 4h El guión de la actividad detallará los distintos pasos a realizar por parte de los estudiantes. En esta actividad los estudiantes realizarán diferentes montajes con lentes ópticas y aprenderán los conceptos básicos de funcionamiento de instrumentos ópticos como el microscopio y el telescopio. Material de soporte: Guión de trabajo y hoja de informe Descripción de la entrega esperada y vínculos con la evaluación: Los estudiantes presentarán un informe que evaluará el profesor. Saber medir las focales de lentes convergentes y divergentes Saber utilizar un banco óptico Comprender las bases ópticas de un microscopio y un telescopio 7 / 9

8 ACTIVIDAD 6: COMPRENSIÓN DE UN TEXTO CIENTÍFICO EN INGLÉS Se ofrecerá a los estudiantes un documento en inglés relacionado con la termodinámica de la atmósfera. Se trabajará el documento en clase y los estudiantes deberán responder un cuestionario tipo test que será evaluado. Material de soporte: Documento científico en inglés (soporte papel y soporte audiovisual) Descripción de la entrega esperada y vínculos con la evaluación: El cuestionario será evaluado por parte del profesor. Adquirir vocabulario científico en inglés Dedicación: 4h Aprendizaje autónomo: 4h Sistema de calificación Se realizan dos pruebas escritas (N1 y N2), 7 sesiones guiadas de problemas, 3 prácticas de laboratorio, una prueba de inglés y un trabajo guiado de óptica optativo. N1 y N2: las pruebas escritas N1 y N2 se realizarán a mediados y finales de cuadrimestre, respectivamente. Existe la posibilidad de repetir la prueba escrita N1 a finales de cuadrimestre. El conjunto N1+N2 representará el 80% de la nota final. N3: el conjunto de 10 sesiones de problemas y laboratorio más el trabajo guiado optativo y la prueba de inglés serán calificados y representarán el 15% de la nota final. CG: se valorará el primer nivel de la competencia genérica de trabajo en equipo a partir de los informes de las prácticas de laboratorio. La nota final (Nfinal) vendrá dada por Nfinal = 0.4N N N CG Además, para los estudiantes que cumplan las condiciones especificadas por la normativa del centro docente, está prevista una prueba de reevaluación, de carácter global. La superación de la prueba global supone aprobar la asignatura. Si la calificación de la prueba global es superior a los resultados de los actos de evaluación realizados durante el curso, la nota de la prueba global será la nota final de la asignatura 8 / 9

9 Bibliografía Básica: Tipler, P.A. Física (vol. 2). 5a ed. Barcelona: Ed. Reverté, ISBN Çengel, Y.A.; Boles, M.A. Termodinámica. 5a ed. Mèxic: Ed. McGraw-Hill, ISBN Sears, Francis W.; Zemansky, Mark W.; Young, Hugh D. Física universitaria. 6a ed. México: Ed. Addison-Wesley Iberoamericana, ISBN Complementaria: Martínez, S. Fonaments de Física. Barcelona: Enciclopèdia Catalana, Jou, D. Introducció a la Termodinàmica de processos biològics. Barcelona: Ed. Institut d'estudis Catalans, ISBN Serway, R.A. Electricidad y magnetismo. Mèxic: Ed. McGraw-Hill, ISBN / 9