GUÍA DOCENTE DE ASIGNATURA Curso 2008/9

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1 GUÍA DOCENTE DE ASIGNATURA Curso 2008/9 1. DATOS DE LA ASIGNATURA 1.1. Nombre: COMPLEMENTOS DE FÍSICA 1.2. Código: Plan: Ciclo: 1º 1.5. Curso: 1º 1.6. Tipo: OPTATIVA 1.7. Cuatrimestre: 2º 1.8. Créditos LRU en el plan de estudios actual Totales: Teóricos: 4, Prácticos: 1, Créditos totales ECTS: Teóricos: 4, Prácticos: 1, Descriptores: I-Dinámica de Fluidos. II- Relatividad especial 2. DATOS DEL PROFESOR 2.1. Nombre: MARÍA DOLORES ROMACHO ROMERO 2.2. Departamento: FÍSICA APLICADA 2.3. Área de conocimiento: FÍSICA APLICADA 2.4. Despacho: CITE II A. 2ª Planta 2.6.Horario de tutoría º Cuatrimestre: Lunes (11h-13h); Miércoles (11h-12h), Jueves(11h-12h); Viernes(11h-13h) 2.7. Teléfono: dromacho@ual.es Página Web personal: 3. DATOS DEL DEPARTAMENTO 3.1. Nombre: FÍSICA APLICADA 2.9. Apoyo virtual WEB CT: Si. Curso semipresencial (b-learning) 3.2. Áreas que lo componen: FÍSICA APLICADA. PROSPECCIÓN E INVESTIGACIÓN MINERA. CIENCIAS DE LOS MATERIALES E INGENIERÍA METALÚRGICA 3.3. Director: MANUEL SERVANDO ROMERO CANO Despacho: Teléfono: Dpto.FisicaAplicada@ual.es Jefe de negociado de apoyo administrativo: ANA MARÍA RODRÍGUEZ FUENTES Despacho: Teléfono: Fax: arodrif@ual.es 1

2 4. CONTEXTUALIZACIÓN 4.1. Objetivo global de la asignatura: Parte I. Comprender las ecuaciones fundamentales de los fluidos y saber aplicarlas a diferentes tipos de flujos. Captar la unidad conceptual y formal de los contenidos. Reconocer las características diferenciales de cada tipo de flujo y las formas de tratamiento de cada uno de ellos. Parte II. Comprender los fundamentos de la relatividad especial o restringida, sus principios y aplicaciones básicas. Desarrollar la capacidad de saber aplicar, en situaciones prácticas y concretas, los conocimientos adquiridos. 4.2 Conocimientos previos: Conocimientos básicos de cálculo vectorial, cálculo diferencial e integral. Saber resolver ecuaciones lineales y de 2º grado. Conocimiento de las funciones exponenciales y logarítmicas. Conocimientos de cinemática. Conocer las leyes de Newton y saber aplicarlas a problemas mecánicos de nivel básico Prerrequisitos: No los hay 2

3 5. COMPETENCIAS Y OBJETIVOS 5.1. COMPETENCIAS DE LA ASIGNATURA 5.2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA Específicas Generales: 1. Creatividad 2. Manejo de ordenadores e internet 3. Trabajo y aprendizaje autónomos 4. Habilidades interpersonales en el trabajo en equipo 5. Capacidad (auto)crítica 6. Preocupación por la calidad Competencias Específicas Conceptuales (Conocimiento Teórico): 1. Comprender los principios de la Mecánica de los fluidos y sus aplicaciones 2. Demostrar el conocimiento y comprensión de las características de líquidos y gases 3. Saber el significado de los principios de la Mecánica Relativista Especial Competencias Específicas Procedimentales (Conocimiento Práctico): 1. Saber utilizar la notación vectorial y las unidades físicas con corrección 2. Reconocer y analizar nuevos problemas y planear estrategias para su solución 3. Interpretar los datos procedentes de observaciones y medidas en el Laboratorio Competencias Específicas Actitudinales: 1. Desarrollar una actitud crítica de perfeccionamiento en el trabajo experimental 1. Incluir siempre aportaciones propias en los trabajos teóricos y prácticos 2. Utilizar programas informáticos y recursos de la Web, como el entorno virtual 3. Desarrollar el hábito de intentar resolver las dudas por sí mismos antes de consultar al profesor 4. Saber realizar coordinadamente trabajos en equipo, tanto teóricos como prácticos 5. Analizar siempre el sentido físico de los resultados y datos numéricos obtenidos 6. Realizar los trabajos con rigor científico 1. Conocer las ecuaciones de la estática y dinámica de Fluidos ideales y reales 2. Aplicar las ecuaciones correspondientes a los líquidos y los gases l 3. Conocer las ecuaciones básicas de la Relatividad Especial 1. Expresar las ecuaciones básicas de la Mecánica de Fluidos y de la Relatividad Especial con la notación adecuada e identificar las magnitudes físicas e unidades que en ellas intervienen 2. Resolver problemas indicando los fundamentos físicos aplicados y el procedimiento seguido 3. Indicar el significado físico y la fiabilidad de los datos experimentales 1. Acompañar las los trabajos y memorias de Laboratorio con una valoración critica sobre la coherencia y calidad de los datos y resultados 3

4 6.CONTENIDOS 6.1.CONTENIDOS TEÓRICOS: Parte I. Fluidos Capítulo 1. Estática. 1.1 Concepto de fluido; propiedades y tipos Metodología y principios físicos aplicados. Tipos de fuerzas sobre los fluidos Condiciones de equilibrio. Concepto de presión y sus unidades El gradiente del campo de presiones Ecuación fundamental de la estática de fluidos incompresibles. Aplicación a algunos casos particulares El principio de Pascal. Aplicaciones Presión atmosférica. Medidores de presión: barómetros y manómetros Fuerzas de presión sobre superficies. El principio de Arquímedes Estática de fluidos en otros campos de fuerzas Estática de los fluidos compresibles Ecuación fundamental en el caso del campo gravitatorio Aplicación al estudio de líquidos y gases. La atmósfera estándar. Capítulo 2. Cinemática Tipos de movimiento Conceptos de flujo másico, de volumen y densidad de flujo. Derivada local y total Trayectorias y líneas de corriente. Sus ecuaciones. Movimiento estacionario en velocidad Métodos de Lagrange y Euler para estudiar el movimiento de un fluido Procesión y circulación de la velocidad del fluido. Teorema de Kelvin- Bjerknes Distribución de velocidades. Vector torbellino Movimiento irrotacional. Potencial de velocidades 2.8. Movimiento rotacional. Tubo de torbellino. Intensidad de torbellino. Capítulo 3. Dinámica Ecuación de movimiento para fluidos no viscosos (ideales). 3.2.Ecuación de continuidad Ecuación de Bernouilli y aplicaciones Teorema de Torricelli Dinámica de fluidos reales o viscosos Fluidos viscosos newtonianos; coeficiente de viscosidad Ecuación de movimiento de Navier- Stokes Ley de Hagen-Poisseuille y pérdida mayor de carga Fluidos viscosos no newtonianos: tipos y aplicaciones. Parte II. Relatividad Especial Capítulo Desviaciones de la Mecánica Newtoniana Materia y radiación: inercia de la energía. 4.3 Naturaleza de la luz y éter lumínico Relatividad según Galileo y Newton: ecuaciones de transformación Experimentos para medir la velocidad del éter (Michelson- Morley) y sus consecuencias Sincronización de relojes. Relatividad de la simultaneidad Postulados de la Relatividad. Transformaciones de Lorentz-Einstein Diagramas de Minkowsky: el invariante espacio-tiempo Suceso puntual y sus transformaciones Dilatación del tiempo y contracción del espacio Transformación relativista de velocidades y aceleraciones Leyes de conservación. Energía y momento lineal relativistas Fuerzas relativistas. 6.2.CONTENIDOS PRÁCTICOS: Prácticas 1. Medida de la densidad de líquidos. Balanza de Mohr-Westphal 2. Medida de la tensión superficial. Su variación con la temperatura 3. Efecto Venturi en tuberías. Variación de la presión en el estrechamiento 4. Caudal en una tubería. Ley de Hagen-Poisseuille en líquidos viscosos 5. Disipación de energía en fluidos reales. Pérdida de carga. 6. Determinación de la viscosidad de un líquido por el método de Stokes 4

5 7. METODOLOGÍA 7.1. Metodología para el tratamiento de los contenidos teóricos: La parte teórica tiene asignados 4,5 créditos de los cuales se desarrolla un 40% (18 horas), en forma de clase presencial en una sesión semanal de una hora, a lo largo de 15 semanas. En las clases presenciales se utiliza la lección magistral, desarrollando los contenidos básicos del temario, complementados con la propuesta de cuestiones y problemas relativos a los mismos, y su resolución. El examen final tiene asignadas tres horas de duración. El 60% (27 horas) se desarrollan en clase, no presencial, tutorizada virtualmente. En esta actividad virtual se utilizan los recursos didácticos de la plataforma WebCT que permiten un seguimiento personalizado del proceso de aprendizaje del alumno. A través de actividades síncronas como los chats y las asíncronas como el correo, foros de debate, controles de autoevaluación y otros Al principio de cada tema se proponen los objetivos generales y específicos del mismo y se resaltan sus aspectos fundamentales. Se indican los conocimientos previos necesarios para una buena comprensión del tema y se aconseja al alumno que haga las consultas pertinentes a la bibliografía recomendada para la consecución de esos conocimientos previos. Además se le indica la conveniencia de consultar los apuntes proporcionados a través del entorno virtual WebCT, así como la relación de problemas propuestos y problemas resueltos proporcionados también en ese entorno virtual. Con el trabajo en grupos se pretende potenciar actitudes cooperativas y solidarias en el alumno así como su capacidad de crítica, discusión, análisis y puesta en común de la información obtenida y los resultados de su trabajo. El seguimiento de estos trabajos se realiza a través de tutorías de pequeños grupos y con las herramientas que para ello proporciona WebCT. Para facilitar la utilización de los recursos virtuales como WebCT, al principio de curso se dedicará una sesión, para una demostración práctica en un aula del Aulario IV, que les sirva de orientación para utilizar este curso virtual Metodología para el tratamiento de los contenidos prácticos: Los contenidos prácticos corresponden a las prácticas de Laboratorio y a los problemas. Las sesiones de Laboratorio son de dos horas de duración y cada grupo realiza una sesión por semana durante 3 semanas, reservando la última sesión para examen de prácticas. Las prácticas son obligatorias, debido al carácter experimental de la Física, y es necesario aprobarlas para aprobar la teoría. Los guiones de prácticas se suministran en el entorno virtual y para cada sesión el alumno debe conocer previamente los fundamentos y procedimientos de la práctica que le corresponde hacer. Se trabaja en grupos de dos o tres personas y cada grupo debe presentar un informe o memoria de cada práctica realizada, indicando el fundamento teórico el procedimiento seguido, los datos utilizados, las representaciones gráficas y los resultados obtenidos con sus cotas de error expresadas correctamente. Se indicarán las incidencias a destacar, comentarios pertinentes y discusión, análisis y crítica de los resultados. Las relaciones de problemas y los problemas resueltos se presentan en el entorno virtual. En las relaciones de problemas se proponen una serie de ellos correspondientes a cada unidad temática o capítulo. Se procurará hacerlos después del desarrollo de cada tema. La capacidad de resolución de los problemas es una prueba del grado de asimilación de los conceptos teóricos. Se evaluará positivamente al alumno que demuestre su capacidad para resolver problemas. 5

6 7.3. Volumen de trabajo del estudiante (calculado en número de horas) HORAS DE TRABAJO DEL ESTUDIANTE HORAS PRESENCIALES (CON PROFESOR) ACTIVIDAD DOCENTE A) ACTIVIDADES DE ENSEÑANZA EN CLASE DE TEORÍA (GRUPO DE TEORÍA SEGÚN OD) (MÍNIMO 70%) B) ACTIVIDADES DE ENSEÑANZA EN CLASE DE PRÁCTICAS (GRUPOS DE PRÁCTICAS SEGÚN OD) (MÍNIMO 70%) Nº HORAS DE LA ACTIVIDAD Nº DE GRUPOS CON LOS QUE SE REALIZA CARGA DOCENTE PARA EL PROFESOR (en créditos LRU) Magistral ,5 Técnicas cooperativas Debates Otros Otros C) TAREAS DOCENTES VINCULADAS A LAS ACTIVIDADES ACADÉMICAMENTE Laboratorio 6 1 0,6 Problemas 4 1 0,4 Informática 1 1 0,1 Campo Seminarios 2 4 0,8 Tutoría grupal 2 4 0,8 DIRIGIDAS (MÁXIMO 30%) Otros 12 1,2 TOTAL HORAS DE ENSEÑANZA :A+B+C 42 HORAS DE REALIZACIÓN EXÁMENES: D 6 0,6 HORAS DE PREPARACIÓN DE ACTIVIDADES Y TRABAJOS 50 (TEORÍA) HORAS DE PREPARACIÓN DE ACTIVS. Y TRABAJOS 40 (PRÁCTICA) HORAS PARA LA PREPARACIÓN, DESARROLLO Y/O 35 ELABORACIÓN AUTÓNOMA DE LAS ACTIVIDADES ACADÉMICAMENTE DIRIGIDAS HORAS DE ESTUDIO PARA PRUEBAS Y EXÁMENES 27 TOTAL DE HORAS DE TRABAJO AUTÓNOMO: E 152 TOTAL DE HORAS DE TRABAJO: ESTUDIANTE A+B+C+D+E CARGA DOCENTE A+B+C+D

7 7.4. Secuenciación temporal de la asignatura SEMANA CONTENIDOS CONTENIDOS TEÓRICOS PRÁCTICOS GRUPO TEORÍA OD (Único) 1 HORAS (previsión) GRUPO PRÁCTICO OD SEMINARIOS/ PEQUEÑOS GRUPOS/.. (Único) Otros 1 Capítulo 1 1.1;1.2;1.3; ; 1.6; 1.7 Práctica curso virtual 3 1.8; , ;1.11 y 1.12 Problemas Capítulo ,5 2.1; ; ; 2.6 Problemas y 2.8 Laboratorio Capítulo ,5 3.1;3.2; ;3.5;3.6 Laboratorio ; 3.8; y 3.9 Problemas Capítulo 4 Laboratorio ;4.2;4.3; ;4.6; 4.7; 4.8 Problemas 1 1 1, ; 4.10; ;4.12 y

8 8. BIBLIOGRAFÍA DE LA ASIGNATURA 8.1. Bibliografía básica: Teoría y Problemas French, A. P., Relatividad especial. Ed. Reverté Moore, T. A., Física. Seis ideas fundamentales. McGraw-Hill Interamericana. Madrid Mott, R., Mecánica de los Fluidos. Pearson Prentice Hall. Madrid Ortega, M., Lecciones de Física (Vol. 3; Lecciones 28 a 33). Editor M. Ortega Tipler, P.A y G. Mosca., Física para la ciencia y la tecnología (Vols. 1 y 2). Ed. Reverté.2005 Prácticas 7. De las Nieves, F.J. y otros. Física de fluidos en el Laboratorio. Serv. Publ. U. de Almería Gil, S. y E. Rodríguez. Física re-creativa. Experimentos de Física usando nuevas tecnologías. Pearson Prentice Hall Manglano y otros. Prácticas de Física. Serv. Publ. U. de Valencia Ortega, M. Prácticas de Física. U. Autónoma de Barcelona Taylor, J.R., Error analysis. University Science Book Bibliografía recomendada: 1. Beiser, A., Conceptos de Física Moderna. Ed. Reverté Comolet, R., Mecánique experimentale des fluides, Ed. Dunod Crespo, A., Mecánica de fluidos. Sección de Publicaciones, ETSII, UPM Madrid, De Closets, F., No digas a Dios lo que tiene que hacer. Einstein: la novela de una vida. Anagrama Gautreau, R. y W. Savin, Física Moderna, Ed. McGraw-Hill Gerhart, P., R. Gross y J. Hoschstein. Fundamentos de Mecánica de Fluidos. Addison-Wesley Iberoamericana Hawking, S., El Universo en una cáscara de nuez. Crítica. Planeta Hughes, W. F. y J. A. Brighton, Dinámica de fluidos, McGraw-Hill Interamericana Mot, R. L., Mecánica de los fluidos. Pearson Prentice Hall. Madrid, Rañada, A., Dinámica clásica. Alianza Editorial Stachel, J. (ed.), Einstein 1905: un año milagroso. Crítica. Drakontos Clásicos White, F. M., Mecánica de Fluidos. McGraw-Hill, Direcciones web:. Fluidos I Se presentan los conceptos fundamentales de la mecánica de fluidos. Las ecuaciones generales. Los tipos de fluidos y los campos de aplicación. Tipos de flujo. Enlaces de interés con imágenes sobre tipos de flujo. Fluidos II Enlace que presenta las ecuaciones fundamentales de la mecánica de fluidos ideales y reales. Se presentan numerosos ejemplos, actividades y animaciones para que el alumno trabaje con ellas. Relatividad especial Se expone de forma clara y sencilla la relatividad especial. Aporta referencias y enlaces de interés. Relatividad general Se presenta una sencilla exposición de la teoría general de la relatividad como ampliación de la relatividad especial. 8

9 9. SISTEMA DE EVALUACIÓN 9.1. Aspectos y/o criterios: A) De los conocimientos teóricos Se realizará una evaluación contínua a lo largo del cuatrimestre, valorando: 1) La participación activa de los alumnos en el desarrollo de la asignatura a través de los foros temáticos (virtuales o presenciales) y la realización de las tareas indicadas en el calendario 2) La realización de trabajos en grupo o individuales 3) La realización de tres pruebas presenciales de control (Marzo, Abril y Mayo) 4) La realización de monografías o pequeños trabajos de investigación 5) Las exposiciones orales sobre temas y problemas relacionados con el temario o de ampliación del mismo. Los alumnos que no superen esta evaluación tendrán opción a un examen final. Este examen final versa sobre los contenidos de cada capítulo de forma individualizada para facilitar la superación de aquellas partes que el alumno no haya logrado a lo largo del curso B) De las prácticas de laboratorio La evaluación se realiza de forma continua a lo largo del desarrollo de las mismas, valorando: 1) La preparación previa de la práctica a realizar 2) La habilidad y destreza en la realización de la práctica 1) La adecuación de resultados 2) La calidad de la memoria escrita de cada sesión, presentada obligatoriamente por el alumno. Los alumnos que no superen esta evaluación continua tendrán opción a un examen final, en donde se le propone realizar una práctica del guión Modalidades e instrumentos: Teoría: Tres controles de preguntas de respuesta rápida y dos problemas para cada uno de los capítulos de Fluidos. Un trabajo complementario realizado por pequeños grupos, sobre los contenidos del capítulo 4, con exposición oral ante el grupo total. Un examen final sobre los contenidos de la asignatura. Prácticas: Evaluación continua a lo largo del desarrollo de las sesiones de Laboratorio Evaluación de las memorias de prácticas Un examen final, en donde se ha de realizar una práctica completa del guión Sistema de puntuación / calificación: A) 80% de la nota final B) 20% de la nota final Nota Final = ( 0,8 A + 0,2B ) 9