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UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
SEDE CIENCIAS DEL MAR
I. PROGRAMA GENERAL DEL CURSO
Nombre de la asignatura: Descubriendo la Física
Código: 2581103
Semestre lectivo: 2013-01
Curso básico: Sí.
Pre-requisitos: Ninguno
Co-requisitos: Ninguno
Número de horas/semestre: 64
Número de horas/semana: 4
Número de créditos: 3
Programa al cual se ofrece: Ingeniería Oceanográfica
Esta asignatura es: habilitable, validable, clasificable.
1. JUSTIFICACION DEL CURSO EN EL PROGRAMA
Este curso proporciona al estudiante conocimientos básicos para cursos posteriores, tanto a nivel básico como profesional.
2. OBJETIVOS
2.1 GENERALES
- Mostrar al estudiante, mediante el estudio de casos, que la naturaleza y los objetos que nos rodean funcionan acorde a
un número pequeño de principios e ideas simples.
- Exponer con claridad y lograr que el estudiante comprenda y aplique los conceptos fundamentales de la Física.
- Lograr que el estudiante comprenda que la física es una importante herramienta en el diseño de instrumentos, y que el
funcionamiento de estos es comprensible mediante el uso de la razón.
-Motivar al estudiante a abordar con gusto y seriedad los cursos de Física de su carrera.
2.2 ESPECIFICOS
Al terminar el curso el estudiante estará en capacidad de:
a-
Comprender los conceptos de posición, desplazamiento, velocidad y aceleración.
b-
Identificar y entender el principio de conservación del momento lineal y las leyes de Newton.
c-
Comprender los conceptos de trabajo y energía.
d-
Entender los principios de la dinámica rotacional, incluyendo el principio de conservación del momento angular.
e-
Comprender los procesos de transferencia de calor y las leyes de la termodinámica.
f-
Entender los sólidos, líquidos y gases como sistemas de partículas sujetos a interacciones.
g-
Comprender las nociones de campo gravitacional, eléctrico y magnético.
h-
Entender las interacciones entre campos y partículas.
i-
Comprender el concepto de onda mecánica y electromagnética.
j-
Conocer las nociones fundamentales de la mecánica cuántica y algunas de sus aplicaciones.
3. CONTENIDO POR UNIDADES
UNIDAD
TITULO DE LA UNIDAD
HORAS
1
La Mecánica
24
2
La Termodinámica
11
3
Movimiento Periódico y Ondas
5
4
Electricidad y Magnetismo
14
5
Física Moderna
2
4. METODOLOGIA
El curso es una aproximación no convencional a la física, que analiza objetos completos y examina qué los hace funcionar.
Está diseñado para que los estudiantes encuentren conexiones entre la ciencia, el mundo en que viven y los objetos que los rodean,
desarrollando interés por la física y comprendiendo su importancia en el diseño de objetos y máquinas.
La metodología a seguir en el curso Descubriendo la Física, requiere la participación activa del estudiante con el fin de que efectivamente se
cumplan los objetivos propuestos, por lo que se requiere la asistencia de los estudiantes a las sesiones de clase. En estas se realizará:
a) Exposición de los temas por parte del profesor, apoyándose en la proyección de películas, simulaciones por computador y prácticas
demostrativas suscitando discusiones y preguntas por parte de los estudiantes, de tal forma que estos participen en la construcción de
los conceptos y la explicación de los fenómenos.
b) Discusión y estudio detallado de los temas tratados en clase, incluyendo el análisis de ejemplos y la solución de ejercicios.
c) Atención al estudiante por parte del profesor del curso.
5. EVALUACION
Se realizarán cuatro exámenes de 120 minutos de duración de la siguiente manera: Exámenes 1, 2, 3, 4 del 20 % cada uno. Seguimiento
en la forma de tareas y quices con valor de 20%.
Primer Parcial
Segundo Parcial
Tercer Parcial
Cuarto Parcial
Marzo 07
Abril 04
Mayo 02
Junio 04
6. BIBLIOGRAFIA
TEXTOS: Física Conceptual. Paul Hewitt
TEXTOS AUXILIARES:
How things work. Louis A Bloomfield.
Física Conceptual. Guillermo Pineda G.
Física. E. Hecht.
Física, conceptos y aplicaciones. Paul E. Tippens.
Física para todos. L. Landau. A. Kitaigorochski.
Ciencia Física. Orígenes y principios. Robert T Lagemann.
Física Fundamentos y fronteras. Robert Stollberg, Fitch Hill.
Lecciones 1 a 6
Lecciones 7 a 12
Lecciones 13 a 20
Lecciones 21 a 27
Física Básica. Fundamentos y Perspectivas. Jae R. Ballif y William E. Dibble.
PROGRAMA PARCELADO POR CLASES
UNIDAD 1: MECÁNICA
CLASE
0
1
TEMAS
FECHA
Se presenta un perspectiva general del curso. Se introduce a los estudiantes al mundo de la física, de los
modelos matemáticos y de los experimentos como medio de conocimiento del universo. Se inaugura el
curso desde una perspectiva histórica.
05-0213
Introducción.
El Patinaje 1.
Inercia, posición, desplazamiento, velocidad, aceleración, fuerza, masa, primera y segunda leyes de
Newton, vectores y operaciones entre ellos.
2
El Patinaje 2.
Unidades. Masa inercial, cantidad de movimiento, la fuerza como causante del cambio en la cantidad de
movimiento, impulso lineal. Conservación del momento lineal y tercera ley de Newton.
3
14-0213
Acelerando.
Movimiento bajo la acción de una fuerza constante. Gráficos. Discusión de movimientos rectilíneos con
aceleraciones positiva y negativa.
4
07-0213
19-0213
La Caída de los Cuerpos.
Gravitación universal, satélites, gravitación en cercanias de la superficie terrestre, peso, caída libre,
representación gráfica y ecuaciones de caída libre, movimiento de un proyectil.
21-0213
5
Las Rampas.
Fuerza neta, diagramas de cuerpo libre, tercera ley de Newton, energía, trabajo, conservación de la
energía, energía potencial, rampas, ventaja mecánica.
26-0213
6
Taller de dinámica de translación
28-0213
7
El Mataculin.
05-0313
Inercia rotacional, momento de una fuerza (torque), velocidad angular, aceleración angular, rotación y las
leyes de Newton, centro de masa, palancas.
Examen
1
8
Dinámica traslacional
07-0313
La Rueda.
Fricción, energía térmica, ruedas, balineras, energía cinética de rotación, momento angular, impulso
angular, conservación del momento angular, rotación y tercera ley de Newton, energía potencial y
aceleración..
9
10
La Balanza de Resorte.
Equilibrio, equilibrio estable, ley de Hooke, oscilaciones, calibración, centro de gravedad.
14-0313
Los Choques entre Objetos.
19-0313
Colisiones, transferencia de energía. Vibraciones, colisiones elásticas e inelásticas.
11
12-0313
El Carrusel y la Montaña Rusa.
La aceleración percibida, el movimiento circular uniforme, aceleración centrípeta.
21-0313
12
Taller sobre dinámica de rotación y temas avanzados de dinámica de translación.
UNIDAD 2: TERMODINÁMICA
SESION
13
TEMAS
La Estufa de Carbón.
Energía térmica, calor, temperatura, enlaces químicos y reacciones, conductividad térmica, convección,
radiación, capacidad calorífica.
Examen
2
14
Agua, Hielo, Vapor.
09-0413
Los Bombillos Incandescentes.
11-0413
El Aire Acondicionado.
Las leyes de la termodinámica, temperatura, calor, entropía, bombas térmicas y eficiencia termodinámica.
17
02-0413
04-0413
Espectro electromagnético, la luz, radiación de cuerpo negro, emisividad, ley de Stefan-Boltzmann,
expansión térmica.
16
FECHA
Dinámica Rotacional y temas avanzados de dinámica de translación.
Fases de la materia, transiciones de fase, fusión, evaporación, condensación, solidificación, humedad
relativa, calores latentes de fusión y evaporación, deposición, hervor, nucleación y supercalentamiento.
15
26-0313
09-1012
El Automóvil
Máquinas térmicas y eficiencia termodinámica
16-0413
UNIDAD 3: MOVIMIENTO PERIODICO Y ONDAS
SESION
18
TEMAS
Los Relojes
El tiempo y el espacio, resonancia natural, el oscilador armónico, movimiento armónico simple, frecuencia.
19
Los Instrumentos Musicales
El sonido, la música, ondas en una cuerda, en aire y en superficies, modos de vibración, armónicos,
resonancias, ondas estacionarias y ondas viajeras, ondas longitudinales y transversas, velocidad, frecuencia
y longitud de onda en ondas mecánicas, superposición, efecto Doppler.
20
Taller de termodinámica, oscilaciones y ondas
UNIDAD 4: ELECTROMAGNETISMO
SESION
21
FECHA
18-0413
23-0413
25-0413
TEMAS
FECHA
La Electricidad Estática y La Máquina Fotocopiadora.
30-0413
Carga eléctrica, fuerzas electrostáticas, ley de Coulomb, energía potencial electrostática, voltaje, carga por
contacto, polarización, conductores y aislantes.
Campo eléctrico y gradiente del potencial, relación entre forma y campo, descargas, corriente eléctrica,
dirección del flujo de corriente, carga por inducción.
Examen
3
22
Termodinámica, mov. Periodico y ondas
02-0513
Linternas.
02-0513
Circuitos eléctricos, resistencia eléctrica, caídas y elevaciones de voltaje, relaciones entre voltaje, corriente
y potencia, ley de Ohm.
23
Imanes
Polos magnéticos, fuerza magnetostática, campos magnéticos, ferromagnetismo, polarización magnética,
dominios magnéticos, materiales magnéticos, líneas de flujo magnético, relación entre corrientes y campos
magnéticos
24
25
Generadores de Electricidad, Motores, Distribución de Potencia Eléctrica.
Superconductividad, corriente directa y alterna, inducción, transformadores, energía en el campo
magnético, relaciones entre campos magnéticos variables y y campo eléctrico, fuerza electromagnética
inducida, ley de Lenz , seguridad eléctrica., fuerzas electromagnéticas, energía y trabajo, fuerza de Lorenz.
09-0513
La Radio.
14-0513
Energía del campo eléctrico, relación entre campos eléctricos y magnéticos variables, circuitos tanque, la
velocidad de la luz, polarización, modulación de amplitud, modulación de frecuencia, ancho de banda.
26
El Horno Microondas.
Ondas electromagnéticas: velocidad, frecuencia y longitud de onda, moléculas polares y no polares, el
magnetrón.
27
07-0513
Taller de Electromagnetismo
16-0513
21-0513
UNIDAD 5: FISICA MODERNA
SESION
28
TEMAS
Clase-Conferencia: Física Moderna
FECHA
28-0513
Ideas fundacionales de la relatividad especial. Fundamentos conceptuales de los modelos atómicos y
nucleares. Hechos científicos del siglo XX
Examen 4
Electromagnetismo
Habilitación Todo el contenido del curso
04-0613
11-0613