CONTENIDO PROGRAMÁTICO Fecha Emisión: 205/09/30 Revisión No. 2 AC-GA-F-8 Página de 6 NOMBRE DEL CONTENIDO PROGRAMÁTICO CÓDIGO 00204 PROGRAMA Ingeniería en Multimedia ÁREA Y/O COMPONENTE DE FORMACIÓN Ciencias Básicas. Sub área: Ciencias Naturales SEMESTRE 4 PRERREQUISITOS Física Electricidad y Magnetismo COORDINADOR Y/O JEFE DE ÁREA Juan Manuel Salvador Rodríguez Jiménez DOCENTE (S) Luis Miguel Mendoza, Jairo Bautista Mesa, Héctor Manuel Cortes S, José Benigno Lemus A, Juan M. S. Rodríguez CRÉDITOS ACADÉMICOS 4 JUSTIFICACIÓN En Ingeniería Multimedia las aplicaciones tecnológicas derivadas de los fenómenos ópticos son de gran importancia. Por esto es fundamental que el estudiante en su formación básica estudie los principios y leyes que rigen los conceptos de la óptica y la acústica, con el ánimo de comprender su utilidad en el campo profesional y estar en la capacidad de explicar y utilizar los avances científicos y tecnológicos que en estos campos se están presentando. Las tecnologías en general, desarrollan aplicaciones prácticas de las leyes, principios y conceptos de determinado campo. OBJETIVO GENERAL De la labor del docente: Orientar al estudiante durante su construcción de los conceptos físicos básicos de la Óptica y las ondas electromagnéticas. Motivar al estudiante para que asimile la física como perspectiva de reflexión con base en el razonamiento inductivo que permite la creación de principios, leyes, teorías y modelos de explicación de fenómenos naturales y aplicaciones tecnológicas. Mostrar desde la base del razonamiento lógico deductivo, como a partir de las leyes de la física, puede diseñar e implementar procesos para la solución de problemas científico - tecnológicos de la Ingeniería. Proporcionar las herramientas tecnológicas necesarias para que desde la práctica experimental incremente el valor agregado a sus conocimientos. De la labor del Estudiante: Construir el conocimiento teórico en física y a partir de las teorías aplica la lógica deductiva y soluciona situaciones problémicas, resaltando la relación existente entre la teoría y el experimento. Página de 6
Identificar e interpretar las leyes de la Óptica y la Acústica que describen y explican el comportamiento de las ondas mecánicas y electromagnéticas, desarrollando habilidad y destreza en la aplicación de estas leyes como inicio a su formación científica - básica que le permita sistematizar el trabajo en la solución de problemas tecnológicos. Generar criterios, a través del conocimiento físico de la materia y energía, que le permita valorar y utilizar de manera científica y tecnológica los recursos naturales para un desarrollo sostenible de la nación. COMPETENCIA GLOBAL Desarrolla competencias globales: aprende y desarrolla los procesos de análisis, síntesis y razonamiento crítico. COMPETENCIAS ESPECÍFICAS. COGNITIVAS. Identifica y comprende los principios y leyes de la Óptica y la Acústica Establece diferencias entre los diferentes tipos de movimiento mecánico. Establece diferencias entre los diferentes tipos de energía y su relación entre ellos Reconoce y aprende el uso de los conceptos y técnicas matemáticas aplicadas en la Óptica y la Acústica.. Establece la metodología científica como ruta de solución a problemas tecnológicos en la industria. 2. COMUNICATIVAS. Describe y explica en forma oral o escrita fenómenos relacionados con la Óptica y la Acústica. Interpreta y presenta informes, ensayos o resúmenes sobre tópicos relacionados con la asignatura, con la Óptica y la Acústica o con la ciencia en general. Elabora informes de una manera clara y detallada de los resultados logrados en los laboratorios, aplicando las normas ICONTEC, IEEE o APA. Entiende lecturas en el idioma inglés relacionadas con las temáticas abordadas. 3. INVESTIGATIVAS Interpreta información y literatura científica. Analiza las fuentes de error, aplica métodos de tratamiento de éstos en los resultados obtenidos en un experimento y plantea posibles técnicas de minimización de las incertidumbres experimentales. Plantea problemas, argumenta y encuentra posibles soluciones a problemas de la Óptica y la Acústica, utilizando herramientas matemáticas, o herramientas de simulación. Manifiesta interés en aprender de forma autónoma de manera eficiente Desarrolla habilidades para buscar, procesar y analizar información procedente de diferentes fuentes. Página 2 de 6
CONTENIDOS MOVIMIENTO OSCILATORIO. Oscilador armónico simple. Movimiento armónico simple. Energía de un OAS. Oscilaciones amortiguadas. Oscilaciones forzadas. Resonancia. Trabajo Asistido Laboratorio: Péndulo simple. Oscilador armónico simple. MOVIMIENTO ONDULATORIO. Onda. Clasificación de las ondas. Propiedades de las ondas. Ecuación de onda. Ecuación de onda viajera. Ondas mecánicas. Ondas electromagnéticas. Espectro electromagnético. Modelos de la luz. Velocidad de la luz. Índice de refracción. Reflexión y refracción. Reflexión total interna. Principio de Huygens. Dispersión. Absorción. Color. Energía. Potencia. Intensidad. Nivel de intensidad. Efecto Doppler. Trabajo Asistido Laboratorio: Fenomenología del Movimiento Ondulatorio. Modelos de la Luz. ACÚSTICA. Ondas sonoras. Ondas subsónicas, ultrasónicas. Energía, Potencia, intensidad, nível de intensidad. Aplicaciones ultrasonidos. Trabajo Asistido Laboratorio: El sonido. TÓPICOS ESTRUCTURA ATÓMICA. Postulados de Bohr. Modelo atómico de Bohr. Espectros atómicos. Trabajo Asistido Laboratorio: Espectroscopia. Espectros átomo de Hidrógeno. Modelo de Bohr átomo de Hidrógeno. ÓPTICA GEOMÉTRICA. Reflexión en superficie esférica., foco y distancia focal. Método gráfico rayo paralelo. Refracción en superficie esférica, foco y distancia focal. Lente gruesa. Lente delgada. Lente convergente y divergente. Formación de imagen. Método rayo paralelo. Sistemas de lentes. Elementos ópticos: lupa, ojo, telescopio, microscopio óptico y electrónico. Trabajo Asistido Laboratorio: Reflexión en una Superficie Plana, Reflexión en una superficie Esférica, Foco y Distancia Focal, Método Gráfico rayos paralelos, Refracción en una Superficie Plana, Prismas. Refracción en una Superficie Esférica, Lente gruesa, Lente delgada, La lupa, Lentes convergentes y divergentes, Formación de imágenes. Sistemas de lentes, Aberraciones de las Lentes. El ojo - Defectos de la visión, La cámara fotográfica, El Proyector, El microscopio compuesto, Telescopios. ÓPTICA FÍSICA. Superposición de ondas de la misma frecuencia: método algebraico y vectorial. Ondas estacionarias: Sistema fijo - fijo, sistema fijo abierto. Superposición de ondas de diferente frecuencia: Pulsos y paquetes de ondas, velocidades de fase y de grupo. Experimento de Young. Patrones de interferencia. Difracción de Fraunhoffer y de Fresnell. Principio de Babinet. Difracción por abertura circular. Criterio de Rayleigh. Rejilla de Difracción. Resolución de instrumentos. Polarización. Luz incoherente. Luz coherente. Laser. Holografía. Fotometría. Colorimetría. Trabajo Asistido Laboratorio: Superposición de ondas de la misma frecuencia. Ondas estacionarias. Interferencia, Experimento de Young. Difracción de Fraunhoffer y de Fresnell, Difracción por abertura circular, criterio de Rayleigh. Polarización. Láser. Holografía. Página 3 de 6
PARCELADOR Semana Fecha Febrero Febrero 4 2 Febrero 6 Febrero 3 Febrero 3 Febrero 8 TIPO DE CLASE TEMA O ACTIVIDAD ACADÉMICA A DESARROLAR EN LA CLASE PRESENCIAL Oscilador armónico simple. Movimiento armónico simple. Energía de un OAS. Inducción al trabajo de laboratorio. Oscilaciones amortiguadas. Oscilaciones forzadas. Resonancia. Oscilador armónico simple. Onda. Ecuación de onda. Ecuación de onda viajera. Péndulo simple. ACTIVIDADES ACADÉMICAS INDEPENDIENTES QUE DEBE DESARROLLAR EL ESTUDIANTE Sistema masa-resorte. Proyección de un MCU sobre un eje. Osciladores forzados. Péndulo de torsión y físico. 4 Febrero 20 Febrero 25 5 Febrero 27 Marzo 4 6 Marzo 6 Marzo 7 Marzo 3 Marzo 8 8 Marzo 20 Marzo 25 9 Marzo 27 Abril 0 Abril 3 Abril 8 Abril 7 Abril 22 Ondas en cuerdas, superposición ondas Resonancia PRIMER PARCIAL. Clasificación de las ondas. Propiedades de las ondas. Ondas sismicas Demostración Fenomenología del Movimiento Ondulatorio. Cubeta de ondas. Sonido, intensidad y nivel de intensidad Presión y nivel de presión. Ondas estacionarias Timbre superposición de ondas sonoras. Efecto Doppler. Velocidad del sonido. Naturaleza de la luz, Ondas electromagnéticas. Rayos y frentes de onda Osciloscopio. Óptica geométrica ley de reflexión y refracción Reflexión de la luz en superficies planas. Superficies esféricas (reflexión y refracción) Refracción de la luz en superficies planas polarización. SEGUNDO PARCIAL. Demostración de polarización dispersión Contenido de Frecuencia Medición de la velocidad de la luz Formación de imágenes. Rayos notables en lentes y espejos Instrumentos ópticos Página 4 de 6
2 Abril 24 Abril 29 3 Mayo 2 Mayo 7 Interferencia. Reflexión en superficies esféricas Difracción de Fraunhoffer y de Fresnell. Refracción en superficies esféricas. Fasores. Criterio de Rayleigh. 4 Mayo 8 Mayo 3 Rejilla de Difracción. Resolución de instrumentos ópticos. Experimento de Young. Luz incoherente. Luz coherente. 5 Mayo 5 Mayo 20 6 Mayo 22 Mayo 27 Fotones, eléctrones y átomos Difracción. Espectros atómicos. Rejilla de difracción: Espectros atómicos. Holografía. Aplicaciones ultrasonidos. Tubo de Hunt 7-8 Mayo 30 Junio 6 EXAMEN FINAL (Fecha de realización y socialización de notas, de común acuerdo con los estudiantes) SISTEMA DE EVALUACIÓN Trabajo asistido: Quices, talleres Docencia directa Parcial trabajo individual Laboratorios Corte (30%) Corte 2 (30%) Corte 3 (40%) Cantidad Valor % Cantidad Valor % Cantidad Valor % 3 20 3 20 3 20 50 50 50 N 30 N 30 n 30 00 00 00 La calificación obtenida en cada corte, en el Laboratorio de Física Óptica y Acústica que el estudiante inscribió y cursa simultáneamente con la teoría, corresponde al 30% de cada corte en la asignatura teórica Física Óptica y Acústica. El promedio de los cuises constituye una nota que se promedia con los informes de laboratorio presentados en cada corte. El docente del laboratorio de Física Óptica y Acústica, consigna las notas en la carpeta que para tal fin hay en el laboratorio. El docente de la asignatura teórica, hará el cómputo correspondiente. La evaluación del laboratorio es correspondiente con la siguiente tabla: Página 5 de 6
docencia directa, quices. Informes laboratorios Corte (30%) Corte 2 (30%) Corte 3 (40%) Cantidad Valor % Cantidad Valor % Cantidad Valor % 00 00 00 4 4 4 BIBLIOGRAFÍA SEARS - ZEMANSKY - YOUNG FREEDMAN. Física Universitaria. Vol y 2. 3a Edición. Editorial Pearson. México 203. Referencia biblioteca UMNG: 530/S3f SERWAY y JEWETT. Física Para ciencias e ingenierías Vol y 2. México. Editorial Thomson. 2005 sexta edición. Referencia biblioteca UMNG: 530/S37. GUIAS DE : UMNG cursos. Página UMNG/Facultades/Ciencias Básicas y Aplicadas/Departamentos/laboratorio de Física. MATERIAL COMPLEMENTARIO DE APRENDIZAJE PARA ESTUDIANTES Aula virtual UMNG, En esta se publicará los materiales para acompañar al curso donde algunos materiales serán en inglés. https://phet.colorado.edu/en/simulations/category/physics http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htm http://www.compadre.org/osp/webdocs/tools.cfm?t=tracker Página 6 de 6