GUÍA DOCENTE DE FÍSICA GENERAL

Transcripción

1 GUÍA DOCENTE DE FÍSICA GENERAL La presente guía docente corresponde a la asignatura Física General, aprobada para el curso lectivo en Junta de Centro y publicada en su versión definitiva en la página web de la Escuela Politécnica Superior. La guía docente de Física General aprobada y publicada antes del periodo de matrícula, tiene el carácter de contrato con el estudiante. 1 de 12

2 1. ASIGNATURA FÍSICA GENERAL E 1.1. Código del Grado en Ingeniería de Tecnologías y Servicios de Telecomunicación 1.2. Materia Física 1.3. Tipo Formación básica 1.4. Nivel Grado 1.5. Curso 1º 1.6. Semestre 1º 1.7. Número de créditos 6 créditos ECTS 1.8. Requisitos previos Física General forma parte del módulo Formación Básica del plan de estudios del Grado en Ingeniería de Tecnologías y Servicios de Telecomunicación. Para cursar la asignatura es necesario tener soltura en el manejo de herramientas matemáticas básicas: trigonometría, álgebra, aritmética de potencias y geometría. Es recomendable haber cursado la asignatura de físicas en el bachillerato. Es esencial la comprensión y el uso correcto de la lengua española y altamente deseable conocimientos básicos de la lengua inglesa. 2 de 12

3 1.9. Requisitos mínimos de asistencia a las sesiones presenciales Se ofrecen dos métodos de evaluación: CONTINUA y ÚNICA. Por defecto, se supone que todos los estudiantes, por el hecho de estar matriculados en la asignatura, optan por un método de evaluación CONTINUA. En ambas modalidades la asistencia a clase no es obligatoria, pero sí fuertemente recomendable. EVALUACION CONTINUA. La aplicación de la evaluación CONTINUA está muy relacionada con la asistencia a clase. Sin necesidad de avisar previamente, en las clases se pueden realizar pruebas que sirvan para la evaluación continua. La ausencia a estas sesiones implica la no realización de la citada prueba y la consecuente calificación con cero puntos en la actividad. Asimismo, se podrán realizar pruebas con aviso previo. Se podrán pedir trabajos a realizar durante las horas no lectivas, ya sea individuales o en grupo. EVALUACION CONTINUA Y ÚNICA. Los detalles acerca de la normativa de evaluación para cada una de las dos modalidades se recogen en el punto 2.2 de esta guía. 3 de 12

4 1.10. Datos del equipo docente Profesor: Prof. Dr. D. Oscar Bomatí Miguel Despacho 506, Módulo 12 Departamento de Física Aplicada Facultad de Ciencias Calle Francisco Tomás y Valiente 7, Madrid Teléfono: Correo electrónico: oscar.bomati@uam.es Horario de atención al alumnado: Petición de cita previa por correo electrónico. 4 de 12

5 1.11. Objetivos del curso El objetivo de este curso es la comprensión y dominio de los conceptos básicos de las leyes generales de la mecánica, termodinámica, campos y ondas electromagnéticos y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería. El estudiante deberá adquirir los conocimientos necesarios para los cursos posteriores y la habilidad general para la resolución de problemas. Las competencias que se pretenden adquirir con esta asignatura son: Básicas: Conocimiento general de la naturaleza utilizando el lenguaje de la física. Comprensión y dominio de las leyes fundamentales de la mecánica; principios básicos de la termodinámica; principios básicos del electromagnetismo, incluyendo las ecuaciones de Maxwell y las ondas electromagnéticas; introducción a los componentes de la materia, su estructura e interacción con la radiación. Comunes: Capacidad para utilizar las leyes de la física para la resolución de problemas sencillos de la materia. Habilidad para la resolución general de problemas mediante su identificación, planteamiento, ejecución y evaluación, utilizando herramientas matemáticas, físicas e informáticas. Específicas: Conocimiento de los fundamentos físicos aplicados a las comunicaciones. Capacidad para identificar y utilizar los principios físicos subyacentes en los dispositivos que conocerá a lo largo de la carrera. Transversales: Instrumentales. Desarrollo de la habilidad comunicativa de los estudiantes tanto en su expresión escrita como oral; la escrita, mediante la redacción de documentos donde los estudiantes aprendan a presentar de forma lógica y coherente sus respuestas y puntos de vista frente a distintos problemas y cuestiones planteadas por el profesor; la oral, mediante la realización de presentaciones en público de problemas y/o trabajados demandados por el profesor. Asimismo, los alumnos desarrollarán sus capacidades de análisis, síntesis, razonamiento crítico, planificación mediante la resolución de problemas y/o cuestiones sobre diferentes ámbitos de la física planteados por el profesor. Interpersonales. Desarrollo de la capacidad de trabajo en grupo y habilidades interpersonales. Para ello, durante el desarrollo de la asignatura los estudiantes realizarán distintas actividades en grupo donde aprenderán la dinámica de un grupo de trabajo, la asignación de tareas, la interdependencia positiva, la exigencia individual y el respeto hacia las opiniones de los otros miembros del equipo. 5 de 12

6 1.12. Contenidos del programa Tema 1: Unidades y Vectores Estándares y unidades. Conversión de unidades. Errores y Cifras Significativas. Vectores. Componentes de vectores. Operaciones de vectores. Tema 2: Movimiento Unidimensional Desplazamiento, velocidad y aceleración. Aceleración constante y caída libre. Integrales del movimiento. Tema 3: Movimiento Multidimensional Vectores del movimiento. Movimiento de proyectiles. Movimiento circular. Tema 4: Las Leyes de Newton y sus Aplicaciones Concepto de fuerza y fuerzas fundamentales. Primera Ley de Newton. Segunda Ley de Newton. Tercera Ley de Newton. Equilibrio de partículas. Dinámica de partículas. Dinámica del movimiento circular. Tema 5: Energía y su Conservación Energía Cinética y trabajo. Potencia. Energía potencial. Fuerzas conservativas. Fuerzas no conservativas. Energía Potencial y fuerza. El Campo Gravitacional. Tema 6: Momento Lineal y Angular Momento lineal. Impulso. Conservación del momento. Choques. Centro de masa. Velocidad y aceleración angular. Energía del movimiento rotacional. Torque y aceleración angular. Rotación del cuerpo rígido. Momento angular y su conservación. Tema 7: Movimiento Oscilatorio y Ondulatorio Oscilaciones. Movimiento armónico simple y energía. El péndulo. Oscilaciones amortiguadas y forzadas. Ondas. Ondas periódicas y energía. Ondas estacionarias y modos normales. Tema 8: Temperatura, Calor y Materia Temperatura y escalas. Calor y su transferencia. Ecuaciones de Estado. El gas ideal. Capacidad Calorífica y regla de Dulong y Petit. Distribución de Maxwell-Boltzmann. Cambios de Fase. Tema 9: Primera Ley de la Termodinámica Sistemas termodinámicos. Trayectoria entre estados. Energía interna. Primera Ley de la Termodinámica. Procesos Termodinámicos. Particularizaciones al gas ideal: energía interna, capacidad calorífica y procesos adiabáticos. Tema 10: Segunda Ley de la Termodinámica Máquinas térmicas. Motores y refrigeradores. Segunda Ley de la Termodinámica. El ciclo de Carnot. Entropía y su significado. Tema 11: El Campo Eléctrico y la Ley de Gauss 6 de 12

7 La carga eléctrica. La Ley de Coulomb. Campos eléctricos y su cálculo. El dipolo eléctrico. Flujo eléctrico. La Ley de Gauss sus aplicaciones. Movimiento de cargas en conductores. Tema 12: El Potencial Eléctrico Energía y potencial eléctrico. Superficies equipotenciales. Gradientes de potencial. Tema 13: Dieléctricos Capacitancia y capacitores. Almacenamiento de energía. Dieléctricos. Cargas inducidas. Ley de Gauss en dieléctricos. Tema 14: Corriente y Resistencia La corriente eléctrica. Resistividad y resistencia. Fuerza electromotriz. Energía y potencia en circuitos con resistencias. Conducción en metales. Tema 15: El Campo Magnético y sus Fuentes Fuerzas magnéticas. Campo y flujo magnético. Movimiento en un campo magnético. Fuerza magnética sobre un conductor. Par de torsión magnético. Efecto Hall. Campos debido a cargas en movimiento. Fuerza magnética entre hilos conductores. Campo de un espira de corriente. Ley de Ampère y sus aplicaciones. Materiales magnéticos. Tema 16: Inducción e Inductancia Ley de Faraday. Ley de Lenz. Corriente de desplazamiento. Campos eléctricos inducidos y corrientes parásitas. Ecuaciones de Maxwell. Superconductividad. Inductancia mutua y autoinductancia. Energía y densidad de energía magnética. Circuitos con inductores. Tema 17: La Corriente Alterna Fasores y corriente alterna. Voltaje, corriente y ángulo de fase. Resistencia y reactancia. Impedancia. Potencia y resonancia en circuitos de corriente alterna. El transformador. Tema 18: Ondas Electromagnéticas Ecuaciones de Maxwell, ondas electromagnéticasy su generación. Ondas electromagnéticas planas y sinusoidales. Ondas electromagnéticas en la materia. Energía de las ondas electromagnéticas. Ondas electromagnéticas estacionarias. Tema 19: Fotones y Electrones Emisión y absorción de la luz. Fotones y efecto fotoeléctrico. Niveles de energía atómicos. Modelos atómicos: Rutherford y Bohr. Láser y rayos x. Dualidad ondapartícula. Ley de radiación de Planck. Tema 20: La Estructura Cristalina Tipos de enlace. La red cristalina. Bandas de energía y ocupación. Metales. Distribución de Fermi-Dirac. Energía de Fermi. Semiconductores. Unión p-n, luz y transistores. 7 de 12

8 1.13. Referencias de consulta Bibliografía principal: 1. Física para la ciencia y la tecnología 6ª ed. Vol 1 (mecánica, oscilaciones y ondas, termodinámica). Tipler, Paul; Mosca, Gene. Editorial Reverte, libros científicos y técnicos. Barcelona ISBN: Física para la ciencia y la tecnología 6ª ed. Vol 1 (electricidad y magnetismo, luz). Tipler, Paul; Mosca, Gene. Editorial Reverte, libros científicos y técnicos. Barcelona ISBN: Física para la ciencia y la tecnología 6ª ed. (Física Moderna). Tipler, Paul; Mosca, Gene. Editorial Reverte, libros científicos y técnicos. Barcelona ISBN: Fundamentos de física. Rex, Andrew; Wolfson, Richard. Editorial Pearson Educación. Madrid ISBN: Bibliografía Secundaria: 1. Física (Volumen I): Mecánica, Radiación y Calor. Feynman, Richard P., Leighton, Robert B. y Sands, Matthew. Editorial Pearson Educación, México ISBN: Física (Volumen II): Electromagnetismo y Materia. Feynman, Richard P., Leighton, Robert B. y Sands, Matthew. Editorial Pearson Educación, México ISBN: Física. Alonso, Marcelo y Edward J. Editorial Addison-Wesley Iberoamericana ISBN: Fundamentos de Física (Volumen I). Halliday, David, Resnick, Robert y Walker, Jearl. Compañía Editorial Continental, México ISBN: Fundamentos de Física (Volumen II). Halliday, David, Resnick, Robert y Walker, Jearl. Compañía Editorial Continental, México ISBN: Campos y Ondas Electromagnéticos. Lorrain, Paul y Corson, Dale R. Editorial Selecciones Científicas, España ISBN: Fundamentos de la Teoría Electromagnética. Reitz, John R., Milford, Frederick J. y Christy, Robert W. Editorial Addison-Wesley Iberoamericana ISBN: X. 8 de 12

9 8. Física Universitaria. Volumen 1. Young, Hugh D. y Freedman, Roger A. Editorial Pearson Educación, México ISBN: Física Universitaria, con física moderna. Volumen 2. Young, Hugh D. y Freedman, Roger A. Editorial Pearson Educación, México ISBN: Recursos en red MÉTODOS DOCENTES La metodología utilizada en el desarrollo de la actividad docente incluye los siguientes tipos de actividades: *Clases de teoría: Actividad del profesor Clases expositivas simultaneadas con la realización de ejercicios. Se utilizará la pizarra combinada con presentaciones en formato electrónico. Actividad del estudiante: Actividad presencial: Toma de apuntes, participar activamente en clase respondiendo a las cuestiones planteadas. Resolución de los ejercicios propuestos durante el desarrollo de las clases. Actividad no presencial: Preparación de apuntes, estudio de la materia y seguimiento de las actividades y consultas de bibliografía de la asignatura sugeridas por el profesor. *Clases de problemas en aula: Actividad del profesor Primera parte expositiva, una segunda parte de supervisión y asesoramiento en la resolución de los problemas por parte del alumno y una parte final de análisis del resultado y generalización a otros tipos de problemas. Se utiliza básicamente la pizarra con proyecciones en formato electrónico o transparencias. Actividad del estudiante: Actividad presencial: Participación activa en la resolución de los problemas y en el análisis de los resultados. Actividad no presencial: Realización de otros problemas planteados por el profesor y no resueltos en clase y estudio de los planteados en las mismas. 9 de 12

10 *Tutorías: Actividad del profesor: Tutelaje de toda la clase o en grupos de alumnos reducidos (1-4) con el objetivo de resolver dudas comunes plantadas por los alumnos a nivel individual o en grupo, surgidas a partir de cuestiones, ejercicios o problemas señalados en clase para tal fin y orientarlos en la realización de los mismos. Actividad del estudiante: Actividad presencial: Planteamiento de dudas individuales o en grupo y enfoque de posibles soluciones a las tareas planteadas. Actividad no presencial: Estudio de las tareas marcadas y debate de las soluciones planteadas en el seno del grupo Tiempo de trabajo del estudiante Nº de horas Presencial Clases teóricas (4h x14 semanas) 56 h Realización de pruebas escritas (ordinaria) 2 h Realización de prueba escrita (extraordinaria) Tutorías 4 h No presencial Estudio semanal regulado (4 horas x 14 semanas) 56 h Preparación del examen (ordinario) 12 h Preparación del examen (extraordinario) 18 h 150 h 2.2. Métodos de evaluación y porcentaje en la calificación final 1. Para los estudiantes que opten por el método de evaluación CONTINUA, sus calificaciones se obtendrán de la siguiente forma: a. La nota correspondiente a la asignatura es la que resulta de: La calificación de la prueba final PF (50%). La calificación de las notas parciales (50%). La prueba final consistirá en una prueba escrita, cuyo contenido abarcará los objetivos que deben ser alcanzados por los estudiantes durante el curso. Las pruebas parciales consistirán de pruebas escritas en clase o domicilio, cuyo contenido abarcará los objetivos que deben ser alcanzados por los estudiantes durante el periodo que abarcan. Todas las pruebas podrán incluir tanto cuestiones teóricas como resolución de problemas. 2 h 10 de 12

11 2. Para los estudiantes que opten por la modalidad de evaluación ÚNICA, sus calificaciones se obtendrán de la siguiente forma: a. La nota correspondiente a la asignatura es la que resulta de: La calificación de la prueba final (100%). La prueba final consistirá en una prueba escrita, cuyo contenido abarcará todos los objetivos que deben alcanzar los estudiantes en el curso completo. Esta prueba podrá incluir tanto cuestiones teóricas como resolución de problemas Cronograma Semana Actividades Presenciales Actividades No Presenciales 1ª Presentación de la Asignatura Tema 1: Unidades y Vectores Tema 2: Movimiento Unidimensional Tema 3: Movimiento Multidimensional Lecturas recomendadas en los Temas 1, 2 y 3. Estudio del material propuesto en los Temas 2 y 3. Resolución de ejercicios. 2ª Tema 4: Las Leyes de Newton y sus Aplicaciones Lecturas recomendadas en el Tema 4. Estudio del material propuesto en el Tema 4. 3ª Tema 5: Energía y su Conservación 4ª Tema 6: Momento Linear y Angular 5ª Tema 7: Movimiento Oscilatorio y Ondulatorio Lecturas recomendadas en el Tema 5. Estudio del material propuesto en el Tema 5. Lecturas recomendadas en el Tema 6. Estudio del material propuesto en el Tema 6. Lecturas recomendadas en el Tema 7. Estudio del material propuesto en el Tema 7. 6ª Tema 8: Temperatura, Calor y Materia Tema 9: Primera Ley de la Termodinámica Lecturas recomendadas en los Temas 8 y 9. Estudio del material propuesto en los Temas 8 y de 12

12 Semana Actividades Presenciales 7ª Tema 10: Segunda Ley de la Termodinámica 8ª Tema 11: El Campo Eléctrico y la Ley de Gauss 9ª Tema 12: El Potencial Eléctrico Tema 13: Dieléctricos 10ª Tema 14: Corriente y Resistencia 11ª Tema 15: El Campo Magnético y sus Fuentes 12ª Tema 16: Inducción e Inductancia Tema 17: La Corriente Alterna 13ª Tema 18: Ondas Electromagnéticas 14ª Enero Febrero 2012 Junio Julio 2012 Tema 19: Fotones y Electrones Tema 20: La Estructura Cristalina Examen Final Ordinario Examen Final Extraordinario Actividades No Presenciales Lecturas recomendadas en el Tema 10. Estudio del material propuesto en el Tema 10. Lecturas recomendadas en el Tema 11. Estudio del material propuesto en el Tema 11. Lecturas recomendadas en los Temas 12 y 13. Estudio del material propuesto en los Temas 12 y 13. Lecturas recomendadas en el Tema 14. Estudio del material propuesto en el Tema 14. Lecturas recomendadas en el Tema 15. Estudio del material propuesto en el Tema 15. Lecturas recomendadas en los Temas 16 y 17. Estudio del material propuesto en los Temas 16 y 17. Lecturas recomendadas en el Tema 18. Estudio del material propuesto en el Tema 18. Lecturas recomendadas en los Temas 19 y 20. Estudio del material propuesto en los Temas 19 y 20. Preparación del Examen Final Preparación del Examen final. 12 de 12