CARRERA: PROFESORADO DE FISICA

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE FORMOSA FACULTAD DE HUMANIDADES CARRERA: PROFESORADO DE FISICA ASIGNATURA: FÍSICA I AÑO LECTIVO: 2011 CARÁCTER DE LA ASIGNATURA: Obligatoria DICTADO: 2 Año.- REGIMEN DE CURSADO: cuatrimestral HORAS DE CLASE SEMANAL: 9 horas CARGA HORARIA TOTAL: 135 horas ASIGNATURAS CORRELATIVAS PRECEDENTES: Matemático I, Geometría analítica Análisis PROFESORES: Titular (ext.) : Ing. Berretta Cristina Magdalena Adjunto (ext.): Profesor Gómez Fabián Gerardo J.T.P. (ext.): Profesora Gómez Graciela 1

2 UNIVERSIDAD NACIONAL DE FORMOSA FACULTAD DE HUMANIDADES PROFESORADO EN FÍSICA 1-FUNDAMENTACION: La Física es una ciencia en constante evolución, sirve de ingrediente básico para todas las demás ciencias siendo su conocimiento imprescindible para que éstas avancen. Desde siempre, la naturaleza y sus interrogantes han despertado en la sociedad en general una gran curiosidad e interés. Galileo se jugó la vida por demostrar que la tierra no era el centro del universo y a la vista del revuelo que se podía armar la inquisición tuvo que tomar cartas en el asunto. Desde entonces la Física no ha dejado de darnos sorpresas y de cambiar la vida de las personas desde la mecánica clásica o newtoniana alrededor de 1870, pasando por la electricidad, los rayos X, la energía nuclear. La mecánica cuántica y la relatividad fueron las grandes revoluciones del ya siglo pasado esperándose en el futuro algo similar con las partículas elementales. Conforme se ha desarrollado la Física muchas cosas han cambiado, tales como los problemas por resolver y las herramientas tecnológicas que se utilizan para investigarlos. Pero en este desarrollo todos los métodos generales de investigación y los procesos de solución permanecen básicamente iguales: siempre se exige que una teoría cumpla con la prueba experimental, se buscan cantidades que sean invariantes, se busca como guía la creencia en la sencillez y en la simetría de la naturaleza y se usan analogías y modelos simplificados de los fenómenos. Entonces surgen conceptos principales unificadores que son válidos en todos los campos de la física, tales como las leyes de conservación. El estudio de la mecánica clásica, con sus temáticas específicas como el estudio del comportamiento de la materia, el movimiento de los cuerpos, el tiempo, el espacio, las interacciones, la energía, y los principios de conservación que se derivan de ellos, nos proporciona una buena descripción del comportamiento del universo físico, nos ayuda a entender el mundo macroscópico en que vivimos. El conocimiento y comprensión de estos temas resultan imprescindibles para abordar el estudio de las demás ramas de la Física de los cursos superiores. 2

3 El uso de un lenguaje matemático para su estudio y descripción nos aporta conocimientos acerca de una ciencia sistemática que estudia las características propias de la naturaleza de forma tal de poder obtener un conocimiento detallado y obtenido de manera racional. Las leyes de la física clásica proporcionan además una buena base para la consideración, reflexión y toma de decisión sobre nuevas ideas, propuestas, inquietudes, lo que redunda en beneficio de la preparación del sujeto para la vida en un continuo cambio. Estimula y ejercita la mente para poder abordar cuestiones cada vez más complejas de la naturaleza. Si además del conocimiento de la mecánica clásica el alumno logra comprender el proceso del desarrollo científico y la aplicación de las leyes físicas en las actividades de la vida cotidiana, obtendrá una base sólida y bien cimentada para afrontar el estudio de las otras ramas de la física, donde a veces el conocimiento del fenómeno ya no resulta tan intuitivo ni cotidiano. 2.-OBJETIVOS: El desarrollo integral de los contenidos propuestos posibilitará al alumno: el conocimiento y comprensión de las leyes y principios de la Física clásica y su aplicación a situaciones de la vida cotidiana. la resolución de problemas mediante el desarrollo del razonamiento lógico, la capacidad de análisis crítico, la interpretación de datos y la elaboración de diferentes propuestas para su abordaje. el desarrollo de capacidad para el trabajo en equipo capacidad para reconocer y llevar a cabo buenas prácticas en el trabajo científico, interpretación crítica de datos de observaciones y mediciones en el laboratorio en términos de su significación y de las teorías que las sustentan, articulando los contenidos teóricos con la verificación experimental. La conceptualización de modelos explicativos simples de los fenómenos abarcados, usando un lenguaje físico-matemático-simbólico-gráfico para su descripción, comprensión y transposición didáctica. 3

4 3- DESARROLLO PROGRAMATICO EJE 1: INTRODUCCIÒN A LA FISICA TEMA 1: INTRODUCCIÓN- Breve historia de la Física - Métodos de las Ciencias Naturales. Hipótesis, Leyes y Teoría. Magnitudes Físicas y Unidades de medida. Patrones y unidades. Sistemas de Unidades. Sistema Internacional de Unidades -S.I.- Sistema Métrico Legal Argentino SI.ME.L.A. Patrones de longitud, de masa y de tiempo. Mediciones Físicas- Errores- Clasificación de los errores- Error absoluto y relativo- Distribución de errores: Ley de Gauss. TEMA 2: VECTORES Y ESCALARES: Definición de vector. Clasificación de los vectores. Operaciones con vectores- Suma y diferencia de vectores. Métodos gráficos y analíticos. Componentes rectangulares. Multiplicación de vectores. Producto escalar y Producto vectorial. Interpretación geométrica. EJE 2: DINÁMICA DE LA PARTÍCULA MATERIAL TEMA 3: CINEMATICA DE LA PARTÍCULA MATERIAL. Movimiento. Elementos: el móvil, sistema de referencia, trayectoria. Cinemática del movimiento. Velocidad media y Velocidad instantánea. Aceleración media e instantánea. Tipos de movimiento. Movimiento rectilíneo uniforme. Movimiento rectilíneo variado.movimiento con aceleración constante.leyes y gráficos. Movimiento acelerado y retardado. Caída libre de los cuerpos. Tiro vertical. Ecuaciones y gráficos TEMA 4: MOVIMIENTO EN EL PLANO. Movimiento de proyectiles. Movimiento en el plano con aceleración constante. Movimiento curvilíneo. Aceleración normal y tangencial. Movimiento circular. Velocidad angular: media e instantánea. Aceleración angular: media e instantánea. Velocidad lineal o tangencial. Relaciones. Movimiento circular uniforme: ecuaciones y representación gráfica, Movimiento uniformemente variado. Ecuaciones y representación gráfica. Velocidad y aceleración relativas. TEMA 5: DINAMICA DE LAS PARTÍCULAS: Mecánica clásica. Leyes de Newton. Primera ley: Principio de inercia. Segunda ley de Newton: proporcionalidad entre fuerza y aceleración. Tercera ley: Principio de acción y reacción. Sistema de 4

5 partículas. El centro de masas de un sistema de partículas. Ley de la dinámica para un sistema de partículas. Sistemas de referencias inerciales y no inerciales. TEMA 6: FUERZAS DE LA NATURALEZA; Fuerzas gravitatorias, electromagnéticas, nucleares, fuerzas débiles. Sistemas de fuerzas. Composición de fuerzas coplanares. Momento de una fuerza o torque. Composición de fuerzas paralelas. Equilibrio de una partícula. Equilibrio de un cuerpo rígido. Fuerzas de Rozamiento. Leyes del rozamiento. Medida experimental del coeficiente de rozamiento. La dinámica en el movimiento circular. Fuerzas centrípeta y centrifuga. Aplicaciones. EJE 3: PRINCIPIOS DE CONSERVACIÒN TEMA 7: TRABAJO Y ENERGÍA. Trabajo realizado por una fuerza variable. Trabajo realizado por una fuerza constante. Potencia: unidades. Potencia y velocidad. Energía potencial y trabajo. Energía cinética y Trabajo. Fuerzas conservativas y disipativas. Principio de conservación de la energía mecánica. Aplicaciones. TEMA 8: CANTIDAD DE MOVIMIENTO. Cantidad de movimiento lineal de una partícula y de un sistema de partículas. El centro de masas. Impulsión de una fuerza. Choque o colisiones en dos y tres dimensiones. Conservación de la cantidad de movimiento. Aplicaciones. TEMA 9: CUERPO RIGIDO: Momento de una fuerza. Energía cinética rotacional. Momento de inercia: de una partícula, de un sistema de partículas y de un cuerpo rígido. Movimiento combinado de rotación y traslación. Momento torsor y aceleración angular. Momento cinético y velocidad angular. Conservación del Momento cinético. Movimiento giroscópico. TEMA 10: GRAVITACION. Leyes de Kepler. Ley de Newton de la gravitación universal. Masa inercial y masa gravitacional. El movimiento de los planetas y los satélites. El Campo gravitatorio. Energía potencial gravitatoria. Consideraciones energéticas en el Movimiento planetario. 5

6 EJE 4: MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE TEMA 11: OSCILACIONES. El Oscilador Armónico Simple. Movimiento Armónico Simple. Energía en el M.A.S - El péndulo simple. El Péndulo de Torsión. El Péndulo Físico. Relación entre el M.A.S. y el movimiento circular uniforme. Combinaciones de Movimientos Armónicos. Movimiento Armónico Amortiguado. Oscilaciones Forzadas y Resonancia. EJE 5: MECANICA DE FLUIDOS TEMA 12: HIDROSTÁTICA: Fluidos. Presión y densidad. Variación de la presión en un fluido en reposo. Teorema Fundamental de la Hidrostática. Principio de Pascal y de Arquímedes. Flotación. Equilibrio de los cuerpos flotantes. Medida de la presión: manómetros y barómetros. TEMA 13: HIDRODINAMICA. Conceptos generales del flujo de los fluidos. Las líneas de corriente. La ecuación de continuidad, La ecuación de Bernoulli Aplicaciones. El medidor de Venturi y el tubo Pitot. Fluidos viscosos. Turbulencia. Número de Reynolds. Ley de Poiseuille. Fenómenos de superficie. Tensión superficial. Capilaridad. Osmosis. Difusión EJE 6: MECÁNICA RELATIVISTA TEMA 14: Principio clásico de la relatividad. Principio especial de la relatividad.- Transformación de Galileo Newton de la Mecánica clásica- Transformación de Lorentz. Dinámica de alta energía: cantidad de movimiento. Fuerza. Energía. Transformación de energía y cantidad de movimiento. Transformación de fuerza. Colisiones de alta energía. BIBLIOGRAFIA Young-Freedman -FISICA UNIVERSITARIA. Francis Sears- Mark Zemansky. Vol 1- Edit. Addison Wesley-12 edición Tipler Paul A. -FISICA PARA LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA -Vol.1- Editorial Reverté-edic.2001 Resnick Robert, Halliday David, Krane K. FISICA. Vol. 1- Compañía Editorial Continental Alonso Marcelo y Finn Edward - FISICA. Vol 1. MECANICA. Editorial F.E.I 6

7 Lea Susan, Burke John Robert FISICA-LA NATURALEZA DE LAS COSAS. VOL. 1 Edit. Internacional Thomson Editores-1999 Apuntes de cátedra TRABAJOS PRÁCTICOS DE LABORATORIO TRABAJO PRÁCTICO Nº 1: Mediciones TRABAJO PRÁCTICO Nº 2: Movimiento Rectilíneo Uniforme TRABAJO PRÁCTICO Nº 3: Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado TRABAJO PRÁCTICO Nº 4: Principio de Masa TRABAJO PRÁCTICO Nº 5: Sistemas de Fuerzas TRABAJO PRÁCTICO Nº 6: Momento de Fuerzas TRABAJO PRÁCTICO Nº 7: Rozamiento TRABAJO PRÁCTICO Nº 8: Principio de Arquímedes TRABAJO PRÁCTICO Nº 9: Viscosidad TRABAJO PRÁCTICO Nº 10: Péndulo simple 4- METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA En el inicio se acuerdan las condiciones y actividades de enseñanzaaprendizaje con los alumnos: naturaleza, dinámica, cronograma, formatos de trabajo, niveles de exigencia, sistema de evaluación. El desarrollo del marco teórico de los contenidos de la asignatura estará a cargo del Titular de la Cátedra, teniendo en cuenta los objetivos propuestos, la bibliografía indicada, indicadores de la realidad y novedades y noticias de actualidad, rescatando los saberes previos de los alumnos (diagnóstico inicial) a fin de diseñar estrategias de enseñanza acorde al grupo de alumnos con los que se trabaja. Algunos temas se desarrollarán con la modalidad de clase expositiva dialogada y otros como Seminario-Taller propiciando el trabajo grupal, los procesos reflexivos, el análisis crítico, y la elaboración de juicios responsables, conclusiones y propuestas superadoras ante cada situación planteada. Esto se complementará con actividades prácticas de resolución de problemas y prácticos de laboratorio donde los alumnos aplicarán los conceptos trabajados y desarrollarán en grupo, bajo la supervisión y acompañamiento del profesor a cargo de cada una de las actividades. Para ello se enfrentará al alumno a situaciones 7

8 concretas que los lleven a rescatar, comprender y aplicar aquello que aprenden como una herramienta para resolver problemas concretos o proponer nuevas situaciones relacionadas con su propio entorno Los trabajos prácticos de laboratorio se presentan con una guía elaborada por el equipo de cátedra cuyo objetivo no tiene el propósito de direccionar la actividad sino fijar las pautas necesarias para que el trabajo sea ordenado, útil y con el mínimo de riesgos, buscando el desarrollo de hábitos y destrezas en el manejo de técnicas analíticas e instrumental y una actitud crítica en el análisis de los resultados. Durante el desarrollo de los mismos, el estudiante realiza experiencias seleccionadas cuidadosamente, observa y reproduce fenómenos físicos, manipula instrumentos de precisión, realiza mediciones, obtiene resultados y estima los errores de las mediciones, maneja datos que obtiene de las variables usadas en describir la situación empírica e interpreta, compara y analiza los resultados obtenidos. Todo lo realizado se plasmará en un informe individual sobre cada uno de los trabajos prácticos realizados. Se le sugiere para ello un formato tipo, similar a los informes de cualquier publicación científica periódica, pero adecuado a su nivel de estudio. 5- ACTIVIDADES Clases teórico-prácticas : 180 minutos por semana Resolución de problemas: 180 minutos por semana Prácticos de laboratorio : 180 minutos por semana 6-MATERIALES DIDACTICOS Pizarrón, tizas, regla, escuadra, transportador, libros, apuntes, P.C., proyector, calculadora Equipamiento de laboratorio específico de Física: metrología, estática, cinemática, dinámica, energía, Insumos de laboratorio. 7- EVALUACION Desde el inicio del ciclo lectivo se realizan actividades de evaluación diagnósticas de conjunto, usando para ello el diálogo y preguntas en todas las clases que participa el alumno. De sus respuestas y de los conocimientos que muestra poseer el alumno en esta interacción, los docentes establecen y planifican las 8

9 siguientes actividades, modificando a veces las planificadas originalmente. Estas evaluaciones no son formales, como así tampoco llevan una calificación, pero la metodología usada permite un grado de aproximación suficiente como para fijar pautas de trabajo. Esta misma metodología se usa para hacer evaluaciones continuas durante todo el desarrollo de las actividades teóricas, resolución de problemas y prácticos de laboratorio, que le permiten al docente en alguna medida, retroalimentar el proceso de enseñanza y aprendizaje que se está desarrollando. Durante la misma se considerarán los procesos de reflexión, análisis y comprensión desarrollados por el alumno en las diferentes instancias, la participación e interés demostrado en las situaciones problemáticas planteadas, las habilidades y destrezas puestas en juego en el desarrollo de los trabajos prácticos y la responsabilidad manifestada en el manejo de equipos y en la elaboración de los informes requeridos, lo cual se complementará con la instancia cuantitativa prevista en el régimen pedagógico de dos evaluaciones parciales, que consistirán en exámenes escritos, en los que se incluyen como temas de evaluación las unidades trabajadas en las clases desarrolladas. En ellos se indaga a través de preguntas conceptuales unidades teóricas y se le proponen además, ejercicios y problemas a resolver, similares a los realizados en las clases prácticas de problemas y de laboratorio. La superación de los exámenes parciales requiere la aprobación del 60% de los contenidos con la posibilidad de dos instancias de recuperatorios. Los criterios de evaluación así como los procedimientos e instrumental a utilizar serán explicitados al inicio del desarrollo de la asignatura, fijando con claridad con los alumnos las metas que se esperan alcanzar. Los resultados de estas instancias parciales serán analizados con los alumnos reflexionando sobre los logros obtenidos y buscando detectar impedimentos u obstáculos a fin de reforzar la atención en ellos. La asistencia al 80 % de los prácticos de laboratorio y de problemas y la aprobación de los parciales implica la promoción de los trabajos prácticos y la regularidad en la asignatura, quedando pendiente el examen final para su aprobación. El alumno que no obtiene la regularización de la materia, puede rendir en la condición de libre. En esta alternativa es evaluado mediante un examen práctico de laboratorio, uno escrito sobre la resolución de problemas y uno oral expositivo. 9