Guia_Doc_FFII - Universidad de Alcalá

Fundamentos de Física II
Grado en Sistemas de Telecomunicación
Universidad de Alcalá
Curso Académico 2010/2011
Curso 1º– Cuatrimestre 2º
GUÍA DOCENTE
Nombre de la asignatura:
Código:
Titulación en la que se imparte:
Departamento y Área de
Conocimiento:
Fundamentos de Física II
Física (todas las del departamento)
Carácter:
Créditos ECTS:
Básica
6
Curso y cuatrimestre:
Curso Primero. Segundo cuatrimestre
Profesorado:
Horario de Tutoría:
Idioma en el que se imparte:
Español
1. PRESENTACIÓN
Es una asignatura de carácter básico que pretende sentar las bases
científicas para el desarrollo de la formación y comprensión de la tecnología aplicada
a las telecomunicaciones. En cuanto a los contenidos que en ella se presentan,
constituye una continuación de la asignatura Fundamentos de Física I que se
imparte en el primer cuatrimestre de primer curso del grado. Con ambas, se
presenta el estudio detallado de los fenómenos físicos que llevan a la comprensión
del comportamiento del campo electromagnético y se sientan las bases
conceptuales para el seguimiento de diferentes materias tecnológicas que se
imparten a lo largo de la titulación del grado.
La asignatura se inicia con el análisis de las oscilaciones eléctricas en
circuitos con combinación de elementos: resistivo, inductivo y capacitivo,
identificando en cada caso las características de la oscilación. Posteriormente, se
estudian los diferentes tipos de comportamiento de la materia frente a campos
magnéticos externos y se completa el estudio de las leyes que rigen el fenómeno de
los campos variables en el tiempo. Se presentan los métodos más comunes de
resolución de problemas del potencial y finalmente, se estudian las propiedades
generales de las ondas con objeto de analizar de forma más específica las ondas
electromagnéticas y acústicas.
Prerrequisitos y Recomendaciones (si es pertinente)
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Es aconsejable tener un conocimiento global adecuado de los contenidos de
Fundamentos de Física I y Matemáticas de primer cuatrimestre.
2. COMPETENCIAS
Competencias genéricas:
1. Capacidad para utilizar con propiedad la terminología y unidades de medida
en los fenómenos en relación con el ámbito de estudio
2. Promover y desarrollar la capacidad de análisis y síntesis, fomentando la
reflexión y el razonamiento críticos
3. Adquirir formación científica básica, con conciencia de las simplificaciones,
aproximaciones y límites de validez de las teorías y modelos expuestos
4. Desarrollar habilidades para la abstracción y modelización de los fenómenos
que se presentan en el mundo real
5. Saber aplicar las bases conceptuales para la resolución de problemas
prácticos
6. Adquirir, desarrollar y ejercitar destrezas necesarias para el trabajo de
laboratorio, tanto destrezas manipulativas con los instrumentos como con la
técnica de recogida de datos para la comprobación de diversas leyes físicas
Competencias específicas:
1. Comprender, comparar, distinguir y aplicar los conceptos básicos de
Electrostática, Magnetostática y Campos variables en el tiempo que se
señalan dentro de los contenidos de la asignatura
2. Adquirir fluidez en el uso e interpretación del lenguaje técnico y de la
simbología adecuada correspondiente a las leyes básicas del
electromagnetismo, sabiendo expresarlas en formulación integral y/o
diferencial y dominando la técnica para pasar de una formulación a la otra
3. Saber las características de oscilación que presenta un circuito RLC con
diferente combinación de elementos y sus consecuencias energéticas
4. Diferenciar los diferentes comportamientos de la materia cuando se somete a
campos magnéticos externos
5. Conocer el comportamiento de los materiales ferromagnéticos en base a sus
posibles aplicaciones
6. Saber las leyes que rigen el comportamiento del campo electromagnético y
saber identificarlas
7. Conocer y utilizar las técnicas analíticas y numéricas relativas a los problemas
de potencial, haciendo uso de herramientas informáticas
3
8. Conocer las magnitudes relevantes que describen un movimiento ondulatorio
9. Conocer los aspectos más importantes de la propagación de ondas
electromagnéticas en diferentes tipos de medios
10. Comprender los fenómenos de carácter ondulatorio de la reflexión, refracción,
interferencia, difracción y polarización de las ondas electromagnéticas
11. Saber qué implica la aproximación de óptica geométrica y cómo utilizarla para
la formación de imágenes.
3. CONTENIDOS
Contenidos teóricos:
Tema 1. Oscilaciones eléctricas. Circuito LC: oscilaciones armónicas libres.
Circuito RLC serie: oscilaciones amortiguadas. Factor de calidad. Circuito RLC serie
con fem sinusoidal: oscilaciones forzadas. Resonancia en un circuito RLC.
Tema 2. Magnetostática en medios materiales. El fenómeno de imanación.
Materiales dia, para y ferromagnéticos. Vector imanación. Corrientes de imanación.
Campo magnético creado por un medio imanado. Susceptibilidad y permeabilidad
magnéticas. Vector excitación magnética: Ley de Ampère en medios materiales.
Condiciones en la frontera. Energía magnética. Densidad de energía del campo
magnetostático. Materiales ferromagnéticos. Pérdida de energía por histéresis.
Tema 3. El fenómeno electromagnético. Corriente de desplazamiento de
Maxwell. Ecuaciones de Maxwell. Condiciones en la frontera. Energía del campo
electromagnético: Vector de Poynting.
Tema 4. Métodos de resolución de problemas de potencial. Ecuaciones
de Poisson y Laplace. Método de las imágenes. Métodos numéricos.
Tema 5. Movimiento ondulatorio. Fenomenología del movimiento
ondulatorio. Tipos de ondas. Ecuación de ondas unidimensional. Ondas armónicas
monocromáticas. Velocidad de propagación. Principio de Huygens. Ondas en dos y
tres dimensiones. Energía e intensidad de una onda armónica. Variación de la
intensidad y amplitud con la distancia: factores geométricos y medios absorbentes.
Ondas no monocromáticas: velocidad de fase y velocidad de grupo. Medios
dispersivos.
Tema 6. Ondas electromagnéticas. Ecuación de ondas para los campos
eléctrico y magnético. Propagación de ondas electromagnéticas planas en el vacío:
características. Energía transportada por las ondas electromagnéticas. Espectro
electromagnético.
Tema 7. Reflexión, transmisión y polarización de ondas. Fenómeno de
reflexión y transmisión: leyes. Reflexión total interna: aplicaciones. Fenómeno de
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polarización. Tipos de polarización. Generación de ondas polarizadas. Ley de Malus.
Formas de obtener luz polarizada. Aplicaciones.
Tema 8. Interferencia y difracción de ondas. Fenómeno de interferencia.
Interferencia de dos o más fuentes coherentes. Interferencia temporal de ondas
armónicas: pulsaciones. Ondas estacionarias. Fenómeno de difracción. Diagrama de
difracción de una rendija. Poder de resolución de una rendija. Diagrama de
difracción de dos rendijas paralelas. Redes de difracción.
Tema 9. Óptica geométrica. Aproximación de la óptica geométrica.
Aproximación paraxial. Elementos de la óptica geométrica. Formación de imágenes
por reflexión: espejos planos y curvos. Formación de imágenes por refracción.
Lentes. Formación de imágenes por un conjunto de lentes delgadas. Sistemas
ópticos.
Tema 10. Ondas acústicas. Introducción. Ondas sonoras armónicas.
Intensidad de las ondas sonoras. Impedancia acústica. Cualidades subjetivas de la
percepción sonora: sensación sonora, tono y timbre. Nivel de intensidad sonora:
escala dB. Transmisión del sonido. Análisis y síntesis de Fourier.
Total de clases,
créditos u horas
Bloques de contenido (se pueden especificar los
temas si se considera necesario)
Oscilaciones eléctricas (tema 1)
•
8h
Magnetostática en medios materiales (tema 2)
•
12h
El campo electromagnético (tema 3)
•
3h
Resolución de problemas de potencial (tema 4)
•
6h
Ondas y fenómenos ondulatorios (temas 5, 6, 7, 8,
10)
•
20h
Óptica geométrica (tema 9)
•
3h
Contenidos prácticos:
Prácticas de laboratorio dedicadas al aprendizaje de la metodología y de las
técnicas de medida empleadas en Física. Serán prácticas que muestren
experiencias relacionadas con conocimientos teóricos desarrollados a lo largo de la
asignatura.
El alumno realizará un total de 8h presenciales de laboratorio.
Cronograma (Optativo)
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Semana /
Sesión
Contenido
01ª
•
02ª
•
03ª
•
04ª
•
05ª
•
06ª
•
07ª
•
08ª
•
09ª
•
10ª
•
11ª
•
12ª
•
13ª
•
14ª
•
4. METODOLOGÍAS DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE.-ACTIVIDADES
FORMATIVAS
La metodología a emplear será la siguiente:
Clases de teoría. Clases en las que el profesor expondrá los contenidos
fundamentales de cada tema.
Clases de problemas. Clases dedicadas a identificar los diferentes elementos
conceptuales que subyacen en un problema poniendo de manifiesto la interrelación
con los conceptos teóricos expuestos. Asimismo se hará hincapié en la metodología
a seguir para el correcto razonamiento de los fenómenos implicados, aprendiendo a
diferenciar entre lo esencial y lo accesorio, planificando su análisis y resolución e
interpretando los resultados obtenidos.
Clases de seminario. Clases dedicadas a trabajar de forma individual o por grupos
sobre diversas cuestiones que se plantearán para discutir, relacionar y afianzar
conceptos. Serán utilizadas también para aclarar dudas que surjan a lo largo del
curso, tanto de las lecciones teóricas como de los problemas no resueltos en clase,
de las tareas propuestas, etc.
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Clases prácticas de laboratorio. Clases a realizar en el laboratorio en grupos
reducidos. Con ellas se complementarán los conocimientos adquiridos en las clases
de teoría y el alumno adquirirá destrezas manuales básicas para manipular
diferentes equipos y sistemas de laboratorio, aprendiendo a tratar datos
experimentales, comprobar leyes físicas y obtener magnitudes relevantes. El
alumno realizará la experiencia con un guión proporcionado con anterioridad y bajo
la supervisión y ayuda del profesor. Asimismo, elaborará una memoria con los
resultados que se deriven de la experiencia realizada.
Tutorías individuales y/o grupales. En ellas el profesor resolverá/aconsejará sobre
las cuestiones que surjan a lo largo del curso; indicará sobre la bibliografía y
metodología más adecuada para resolver las cuestiones planteadas.
4.1. Distribución de créditos (especificar en horas)
Número de horas presenciales:
58h (incluye clases de teoría, problemas,
seminarios y prácticas de laboratorio y 2
horas para le realización de un examen)
Número de horas del trabajo
propio del estudiante:
92h (incluye horas de estudio, realización
de
actividades
no
presenciales,
actividades on-line, preparación de
exámenes, etc.)
Total horas
150 h
4.2. Estrategias metodológicas, materiales y recursos didácticos
Clases magistrales de teoría
Clases con uso de pizarra, transparencias,
presentaciones, recursos en red: applets.
Clases de problemas y seminarios
Realización de problemas y análisis de
cuestiones
para
afianzar
los
conocimientos teóricos y sus relaciones
con ayuda y orientación del profesor
Prácticas de laboratorio
Realización
de
experiencias
de
laboratorio siguiendo un guión y con
ayuda del profesor
Tareas diversas on-line y tutorías
Realización de
tareas, pruebas de
autoevaluación, participación en foros,
haciendo uso de la plataforma WebCT del
aula virtual de la UAH
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5. EVALUACIÓN: Procedimientos, criterios de evaluación y de calificación1
Se considerará que el alumno matriculado va a seguir el método de
evaluación continua, en cuyo caso corre la convocatoria ordinaria. No obstante, en
lugar de la evaluación continua, tiene la opción, dentro del primer mes a partir de la
fecha de inicio de las clases, de optar a la realización de un examen final.
En la convocatoria extraordinaria se considerará que el alumno,
independientemente de la opción de evaluación por la que hubiera optado, agota
convocatoria al presentarse al examen.
Evaluación y calificación para alumnos con la opción de evaluación continua
Como regla general, la asimilación de conceptos y procedimientos se
evaluará mediante pruebas escritas presenciales y/o realizadas a través de la
plataforma WebCT, mientras que la adquisición de competencias prácticas se
evaluará a través de la asistencia y realización de las prácticas y de las memorias o
informes entregados individualmente.
Los elementos de evaluación, con su porcentaje correspondiente, serán:
a) entrega de trabajos, realización de pruebas parciales, y otras actividades a
lo largo de la asignatura. La calificación de esta parte constituirá el 45% de la
calificación máxima (máximo: 4.5 puntos). Las pruebas parciales podrán realizarse
en el aula o a través de la plataforma WebCT del aula virtual de la UAH.
b) realización de prácticas de laboratorio y entrega de los correspondientes
informes. La calificación de esta parte constituirá el 15% de la calificación máxima
(máximo: 1.5 puntos).
c) prueba final teórico-práctica. La calificación de esta parte constituirá el
40% de la calificación máxima (máximo: 4 puntos)
Evaluación y calificación para alumnos con la opción de examen final
El elemento de evaluación será un examen final que constará de dos partes:
parte teórico-práctica, que representará el 85% de la calificación máxima (máximo:
8.5 puntos) y una parte de laboratorio que representará el 15% (máximo: 1.5
puntos).
No obstante, aquellos alumnos que hubieran realizado las prácticas de
laboratorio y entregado las memorias correspondientes, pueden optar por no realizar
1
Es importante señalar los procedimientos de evaluación: por ejemplo
evaluación continua, final, autoevaluación, co-evaluación. Instrumentos y
evidencias: trabajos, actividades. Criterios o indicadores que se van a
valorar en relación a las competencias: dominio de conocimientos
conceptuales, aplicación, transferencia conocimientos. Para el sistema de
calificación hay que recordar la Normativa del Consejo de Gobierno del 16
de Julio de 2009: la calificación de la evaluación continua representará,
al menos, el 60%. Se puede elevar este % en la guía.
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la parte del examen correspondiente al laboratorio. En ese caso, la nota obtenida en
esa parte, se le sumará a la calificación que obtengan en la parte teórico-práctica del
examen. Aquellos alumnos que no hubieran realizado las prácticas de laboratorio
deberán realizar las dos partes del examen final.
En la convocatoria extraordinaria, el procedimiento de evaluación será el mismo
que el indicado anteriormente para el caso de alumnos con la opción de examen
final en convocatoria ordinaria.
6. BIBLIOGRAFÍA
Bibliografía Básica´
J. M. De Juana, Física General, Vol II, Ed. Pearson Prentice Hall, 2ª edición (2007)
M. Alonso, E. J. Finn, Física, Ed. Addison Wesley Iberoamericana (1995)
W. H. Hayt, J. A. Buck, Teoría electromagnética, McGrawHill, 6ª edición (2006)
E. M. Purcell, Electricity and Magnetism, Berkeley Physics Course, Vol II, Ed.
McGraw-Hill
Sears, Zemansky, Young, Fredman, Física Universitaria. Vol II, Ed. Pearson.
Addison Wesley, 11ª edición (2004)
R. A. Serway, J. W. Jewett, Física, Ed. Thomson, 3ª edición (2003)
P. A Tipler, Física, Ed Reverté,
R. K. Wangsness, Campos electromagnéticos, Ed. Limusa (1996)
Bibliografía Complementaria (optativo)
Feymann, Física, Ed. Adisson Wesley Iberoamericana
A. P. French, Vibraciones y ondas, Ed. Reverte
J. D. Kraus, D. A. Fleisch, Electromagnetismo con aplicaciones, Ed. McGraw-Hill, 5ª
edición (2000)
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