INTRODUCCION A LA FISICA MODERNA

Tamaño: px

Comenzar la demostración a partir de la página:

Download "INTRODUCCION A LA FISICA MODERNA"

Carlos Río Sánchez
hace 7 años
Vistas:

1 DES: Ingeniería UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIHUAHUA Clave: 08MSU0017H FACULTAD INGENIERÍA Clave: 08USU4053W PROGRAMA DEL CURSO: NOMBRE DE LA MATERIA INTRODUCCION A LA FISICA MODERNA Programa(s) Educativo(s): Tipo de materia: Clave de la materia: Semestre: 5 Área en plan de estudios: Créditos 4 Total de horas por semana: 4 Teoría:4 Práctica Taller: Laboratorio: Prácticas complementarias: Trabajo extra clase: Total de horas semestre: 64 Ingeniería Física Obligatoria CI503 Ciencias de la Ingeniería Fecha de actualización: 21/02/2007 Clave y Materia requisito: CS404 Propósitos del Curso: En este curso el estudiante define, identifica, describe, interpreta, resuelve ejercicios y problemas, y aplica conceptos y principios de la física moderna a problemas de la ingeniería. Al final del curso el estudiante será capaz de: Resolver problemas sobre la cinemática y la dinámica relativista. Describir cualitativa y cuantitativamente los efectos cuánticos de los aspectos de partícula y de onda de la radiación electromagnética.. Describir cualitativa y cuantitativamente la estructura del átomo de Hidrógeno y de los átomos con múltiples electrones. Describir cualitativa y cuantitativamente y resuelve problemas sbre la física molecular y de estado sólido. Describir cualitativa y cuantitativamente y resuelve problemas sobre efectos y dispositivos cuánticos. Describir cualitativa y cuantitativamente las estructuras nucleares, sus reacciones y dispositivos.. Describir cualitativa y cuantitativamente la teoría de las partículas elementales.. COMPETENCIAS CONTENIDOS (Unidades, Temas y Subtemas) RESULTADOS DE APRENDIZAJE (Por Unidad) 1

2 Para todas las unidades: I. CONCEPTOS BASICOS. Ciencias Básicas de la Ingeniería. Ciencias de la Ingeniería Física y Matemática. Uso de Información. Solución de Problemas. Trabajo en equipo. I.1 El programa de la fisica. I.2 El principio de correspondencia. I.3 Optica de rayos y optica de ondas. I.4 La descripciones de particula y onda en fisica clasica. I.5 Velocidades de fase y de grupo. II. CINEMATICA RELATIVISTA. II.1 El principio de relatividad. II.2 Transformaciones de Galileo. II.3 Covarianza de mecanicaa clasica bajo transformaciones Galileanas. II.4 Fallas de las transformaciones Galilealas transforma- nas. II.5 El segundo postulado y ciones de Lorente. II.6 Las relaciones de velocidad relativistas. II.7 Intervalos de longitud y de tiempo en la fisica relativista. II.8 La paradoja de los gemelos. II.9 Eventos de espacio-tiempo y el cono de Luz. III. DINAMICA RELATIVISTA: MOMENTO Y ENERGIA. III.1 Momento relativistico. III.2 Energia relativista. III.3 Equivalencia de masa y energia y siste- III.5 Relatividad especial y la interaccion e- mas fronterizados. III.4 Vector cuadruple de momento-energia. lectromagnetica. III.6 Calculos y unidades en mecanica rela- Tivista. IV. LOS ASPECTOS DE PARTICULA DE LA RADIACION ELECTROMAGNETICA. IV.1 Cuantizacion en fisica clasica. IV.2 El efecto fotoelectrico. IV.3 Produccion de rayos-x y radiación de quiebre. IV.4 El efecto Compton. IV.5 Produccion y aniquilación de pares. IV.6 Interacciones foton-electron. IV.7 Absorcion de fotones. 2

3 V. LOS ASPECTOS DE ONDA DE LA RADIACION ELECTROMAGNETICA. V.1 Ondas de De-Broglie. V.2 La ley de Braga. V.3 Rayos-X y difracción electronica. V.4 El principio de Complementariedad. V.5 Interpretacion probabilística de las on- V.7 Paquetes de onda y la velocidad de ondas de De-Broglie. V.6 El principio de incertidumbre. da de De-Broglie. V.8 Descripcion cuantica de una particula Confinada. V.9 La ecuación de Schrodinger. VI. LA ESTRUCTURA DEL ATOMO DE HIDROGENO. VI.1 Dispersión de partículas-α. VI.2 El modelo planetario clásico. VI.3 El espectro del Hidrogeno. VI.4 La teoría de Bohr del Hidrogeno. VI.5 Éxitos y fallas de la teoría de Bohr. VI.6 El átomo de hidrogeno y sus funciones de onda de la ecuación de Schrodinger VI.7 Excitación atómica por colision. El ex Perimento de Franck-Hertz. VII. ATOMOS CON MULTIPLES ELEC- TRONES. VII.1 Constantes de movimiento en syste- orbital an- clásicos. VII.2 Cuantización del momento Gular. VII.3 Átomos tipo Hidrógeno. VII.4 Cuantización del componente del mo- VII.6 Espin del electrón. mento angular. VII.5 El efecto Zeeman normal. VII.7 Teoría cuántica de los átomos de un solo electrón. VII.8 El experimento Stern-Gerlach. VII.9 El principio de exclusión de Pauli y la tabla periódica. VIII. EFECTOS CUÁNTICOS Y DISPOSI- TIVOS. VIII.1 Conductividad y superconductividad. VIII.2 La teoría de bandas de solidos: Consemiconductores ductores, aisladores y VIII.3 Dispositivos semiconductores. VIII.4 El Laser. VIII.5 Probabilidades de emisión espon- Tánea y estimulada. VIII.6 Holografía. 3

4 IX. ESTRUCTURA NUCLEAR. IX.1 Los constituyentes nucleares. IX.2 Fuerzas entre nucleones. IX.3 El deuteron. IX.4 El núcleo estable. IX.5 El radio del núcleo. IX.6 La energía de enlace de un nucleido estable. IX.7 La ley de decaimiento radiactivo. IX.8 El decaimiento Gamma. IX.9 El decaimiento alfa. IX.10 El decaimiento Beta. X. REACCIONES Y DISPOSITIVOS NU- CLEARES. X.1 Reacciones nucleares de baja energía. X.2 La energética de reacciones nucleares. X.3 Conservación de momento y el umbral de las reacciones nucleares. X.4 La sección cruzada de una reacción nuclear. X.5 El núcleo compuesto y los niveles de energía nucleares. X.6 Fisión nuclear. X.7 Neutrones y reactores nucleares. X.8 Fusión nuclear. X.9 Ionización y absorción de radiación nuclear. X.10 Detectores de radiación nuclear. X.11 Dispositivos de trazamiento y grabado. X.12 Dispositivos para medición de Veloci- X.13 Aceleradores nucleares. X.14 Rayos de colisión (Sincrotrones). Dad, momento y masa. XI. LAS PARTÍCULAS ELEMENTALES. XI.1 La interacción electromagnética. XI.2 Interacciones fuerte, débil y gravi- fundamen- tacional. XI.3 Propiedades de partículas tales observadas. XI.4 Leyes de conservaciónn universalmente Válidas. XI.5 Leyes de conservaciónn adicionales para interacciones fuertes y electro- néticas. XI.6 Partículas resonantes. XI.7 Quarks: partículas subhadrónicas. 4

5 METODOLOGÍA 1. Para cada Unidad, se presenta una introducción por parte del maestro, utilizando un organizador previo temático. 2. Se entrega el material gráfico para su lectura Se diseña un cuestionario para el manejo de los contenidos y debe entregarse una copia al maestro al inicio de la clase, este producto se utiliza para la discusión de tema por equipo y para el resto del grupo. 3. La discusión y el análisis se propicia a partir del planteamiento de una situación problemática, dónde el estudiante aporte alternativas de solución o resolver un ejercicio dónde aplique conceptos ya analizados. 4. Se complementa cada tema de unidad con la utilización de los paquetes computacionales de simulación tales como Simfis, Matlab y/o Matemática. 5. Se programan prácticas de laboratorio para cada tema. Métodos Estrategias Centrado en la tarea Trabajo de equipo en la elaboración de tareas, planeación, organización, cooperación en la obtención de un producto para presentar en clase. Inductivo Observación Comparación Experimentación Deductivo Aplicación Comprobación Demostración Sintético. Recapitulación Definición Resumen Esquemas Modelos matemáticos Conclusión Técnicas Lectura Lectura comentada Expositiva Debate dirigido Diálogo simultáneo Material de Apoyo didáctico: Recursos Manual de Instrucción Prácticas de laboratorioo Materiales gráficos: artículos, libros, diccionarios, etc. Cañón Rota folio Pizarrón, pintarrones Proyector de acetatos Modelos tridimensionales 5

6 EVIDENCIAS DE DESEMPEÑO CRITERIOS DE DESEMPEÑO Se entrega por escrito: Elaboración de resúmenes. Cuestionarios. Contenidos de exposiciones. Trabajos por escrito con estructura IDC (Introducción, desarrollo conclusión). Exámenes escritos. Producto de prácticas de laboratorio. Los resúmenes deberán abarcar la totalidad del contenido programado para dicha actividad. Los cuestionarios se reciben si están completamente contestados, no debe faltar pregunta sin responder. Las exposiciones deberán presentarse en un orden lógico. Introducción resaltando el objetivo a alcanzar, desarrollo temático, responder preguntas y aclarar dudas y finalmente concluir. Entregar actividad al grupo para evaluar el contenido expuesto. Los trabajos se reciben si cumplen con la estructura requerida, es muy importante reportar la s referencias bibliográficas al final en estilo APA. FUENTES DE INFORMACIÓN (Bibliografía/Lecturas por unidad) ELEMENTARY MODERN PHYSICS. Richard T. Weidner, Robot L. Sells Allyn and Bacon, Inc. FISICA MODERNA. Raymond A. Serway, Clement J. Moses Ed. Thomson. CURSO DE FISICA MODERNA. Virgilio Acosta, C. L. Cowan, B.J. Gram. HARLA, México EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES (Criterios e instrumentos) Se toma en cuenta para integrar calificaciones parciales: 3 exámenes parciales escritos donde se evalúa conocimientos, comprensión y aplicación. Con un valor del 30%, 30% y 40% respectivamente La acreditación del curso se integra: Exámenes parciales: 70% Laboratorios y/o prácticas: 20% Cuestionarios, resúmenes, participación en exposiciones, discusión individual, por equipo y grupal 10%. Asistencia: 0% Nota: para acreditar el curso se deberá tener calificación aprobatoria tanto en la teoría como en las prácticas. La calificación mínima aprobatoria será de 6.0 Cronograma del Avance Programático S e m a n a s Unidades de aprendizaje I. CONCEPTOS BASICOS X II.. CINEMATICA RELATIVISTA X III. DINAMICA RELATIVISTA: MOMENTO Y ENERGIA IV. LOS ASPECTOS DE PARTICULA DE LA X RADIACION ELECTROMAGNETICA V. LOS ASPECTOS DEONDA DE LA RADIACION ELECTROMAGNETICA. VI.. LA ESTRUCTURA DEL ATOMO DE HIDROGENO. VII. ATOMOS CON MULTIPLES ELECTRONES. VIII. EFECTOS CUÁNTICOS Y DISPOSITIVOS. X IX. ESTRUCTURA NUCLEAR X X. REACCIONES Y DISPOSITIVOS NUCLEARES X XI. LAS PARTÍCULAS ELEMENTALES 6

Documentos relacionados

CONTENIDOS (Unidades, Temas y Subtemas)

CONTENIDOS (Unidades, Temas y Subtemas) DES: Ingeniería Programa(s) Educativo(s): Ingeniería Física e Ingeniería Matemática Tipo de materia: Obligatoria UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIHUAHUA Clave de la materia: CS201 Clave: 08MSU0017H Semestre: