FÍSICA EXPERIMENTAL III ( ) Programas de Física y Astronomía del Instituto de Física de la Universidad de Antioquia

Transcripción

1 1 FÍSICA EXPERIMENTAL III ( ) Programas de Física y Astronomía del Instituto de Física de la Universidad de Antioquia

2 2 Pre y Correquisitos Curso ofertado para el tercer semestre (nuevo pensum) Prerrequisito: Física Experimental II ( ) Co-requisito: Física Básica III ( ) Pertenece al área experimental del ciclo básico

3 3 Descripción Herramientas imprescindibles: (1) metrología, (2) instrumentación y adquisición, (3) estadística, (4) análisis y presentación de resultados. Teoría + Experimentación. Desarrollo de la capacidad experimental - verificación experimental de teorías Objetivo: formar un pensamiento basado en el método científico.

4 4 Justificación LA FÍSICA ES UN CIENCA EXPERIMENTAL

5 5 Objetivos General: Desarrollar en el estudiante las bases del método experimental a este nivel de aprendizaje que le permitan entender los procesos, técnicas y conceptos primordiales de la experimentación en Ciencias, procurando la formación de una mentalidad metódica, lógica, tanto inductiva como deductiva, que le permita al estudiante afrontar problemas desde un enfoque científico.

6 6 Objetivos Conceptuales: Dominar - teoría propagación de errores. Manejar - conceptos básicos estadísticos. Comprender - el fin de las métricas y los estimadores. Comprender - Análisis de Fourier. Conocer - definiciones metrológicas relacionadas con la luz. Conocer - los fundamentos método experimental. Conocer - buenas prácticas. Presentar resultados artículo, mural.

7 7 Objetivos Procedimentales: Interpretar - instrucciones de protocolos, guías y manuales. Deducir y calcular el error. Escribir - las cifras significativas correctas. Realizar gráficas de forma adecuada. Analizar gráficas Realizar - interpolaciones y extrapolaciones, y medir la confiabilidad

8 8 Objetivos Procedimentales: Llevar correctamente un cuaderno de laboratorio o bitácora. Elegir y utilizar apropiadamente los diferentes instrumentos. Hacer búsqueda bibliográfica y extraer la información relevante. Realizar tratamientos estadísticos de datos. Analizar criterios de ajuste. Conocer - tecnologías para la adquisición de datos Simulación.

9 9 Objetivos Actitudinales: Adquirir un pensamiento crítico toma de decisiones. Conciencia - importancia de los buenos experimentos. Conciencia - del lenguaje científico Hábito - utilizar protocolos. Reconocer - teorías científicas son una construcción colectiva. Respeto - por la autoría. Conciencia - cumplir plazos asignados.

10 10 Contenidos Teoría (Metrología y estadística) (12 horas) (6 horas) Distribuciones estadísticas: (1) deducción de las fórmulas para algunas distribuciones estadísticas (Binomial, Poisson, Chi-cuadrado). (2) Regresiones (4) Ajustes de curvas no linealizables. (6 horas) Estimadores y métricas: (1) Análisis de Fourier (2) Relación Señal Ruido SNR (3) Error cuadrático medio - RMS.

11 11 Contenidos Instrumentos de medida (14 horas) (2 horas) Simulación Python: Ondas mecánicas, O.E.M. (2 horas) Actividades de programación (ARDUINO) y medición con instrumentos de medida Programación (Tiempos de integración, Diodos - fotodetector). (2 horas) Generador de Señales E.M.: Generador de Ondas, Claynstron (2 horas) Análisis de Señales: Osciloscopios. (2 horas) Lumen, Candela, Luxes: Medidor de intensidades con Arduino. (2 horas) Ondas mecánicas: Parlantes, micrófonos (Montaje de H. Alzate, Pasco, Estroboscopio). (2 horas) Espectroscopio

12 12 Contenidos Análisis y presentación de resultados (2 horas) (2 horas) Presentación mural tipo congreso o evento científico: (1) manejo de espacios, (2) contenido de la presentación, (2) herramientas de ayuda.

13 13 Contenidos Prácticas y proyectos (28 horas) (12 horas) 1) Medición de espesores por difracción. 2) Celdas solares (fuente visible (con diodos), filtros)-eficiencia, frecuencias. (3) Propuesta con ondas Mecánicas Realización de prácticas de dos horas tipo receta que buscan entrenar al estudiante en procedimientos y protocolos específicos; además de la presentación de las demostraciones de conceptos teóricos fundamentales. Al menos, una de ella podrá ser complementada con una simulación. Las prácticas están diseñadas para realizar el prelaboratorio y el laboratorio en las cuatro horas presenciales asignadas. Tanto las prácticas como actividades desarrolladas en este curso contemplan temas de Física Básica I, II y parte de Física Básica II y III, Métodos computacionales. EL profesor enviará a cada grupo un pre-laboratorio que se discutirá en clase, antes de empezar cada práctica. (16 horas) Realización de mínimo uno/dos proyecto(s) de una lista propuesta por el profesor (avalada por el comité del área experimental), donde el estudiante afronte un problema experimental desde un enfoque científico. Cada proyecto tendrá una dedicación máxima de 16 horas presenciales, en las cuales contará con la asesoría del profesor.

14 14 Estrategias metodológicas Clase magistral. Desarrollo de experimentos virtuales. Evaluaciones y pre-laboratorios. Prácticas de laboratorio guiadas. Desarrollo de proyectos. Revisión del cuaderno de protocolo.

15 15 Evaluación El curso debe realizar como mínimo las siguientes evaluaciones: (30%) 2 exámenes escritos presenciales del 15% cada uno, y de una duración máxima de 2 horas. (15%) Seguimiento y Bitácora (cuaderno de protocolo) (30%) 3 informes de prácticas guiadas del 10% c/u. (25%) Informe escrito tipo artículo científico del 25% sobre un proyecto dirigido y sustentación en forma Mural. Para el seguimiento y evaluación del curso se estiman un total de 8 horas

16 16 Bibliografía Squires, G. L. (2001). Practical physics (4th ed.). Cambridge Univ Press. Voelz, David George. Computational fourier optics: a MATLAB tutorial. Bellingham: Spie Press, Colin Cook (2005). An introduction Experimental Physics. Taylor & Francis UCL Press. Daryl W. Preston and Eric R. Dietz. (1991). The Art of Experimental Physics. John Wiley & Sons. R.K. Shukla and Anchal Sivastava (2006). Practical Physics.New Age International Limited, Publishers. Profesores del Instituto de Física ( ) - Guías de Laboratorio de Física del Instituto de Física.