Física Universitaria II
Prontuarios
CODIFICACIÓN DEL CURSO: FISI 3012
PRE-REQUISITO: FISI 3011, MATE 3062
NÚMERO DE HORAS/CRÉDITOS: Tres (3)
DISTRIBUCIÓN DEL CURSO: Tres horas por semana durante 16 semanas
DESCRIPCIÓN DEL CURSO: Segunda parte del curso introductorio de Física donde se utilizan destrezas de cálculo diferencial e integral. El contenido del curso incluye: movimiento armónico y ondulatorio, electrostática, potencial eléctrico, corriente contínua, componentes de circuitos eléctricos; magnetismo, corriente alterna, ecuaciones de Maxwell, teoría ondulatoria de la luz. y Óptica.
OBJETIVO GENERAL: El estudiante conocerá la naturaleza del razonamiento físico y adquirirá el conocimiento que sea útil en cualquier rama de las ciencias.
OBJETIVO ESPECÍFICO: Al finalizar el curso el estudiante podrá: (1) analizar el movimiento armónico simple; (2) extender sus conocimientos del movimiento armónico simple y analizar las ondas; (3) aplicar los conceptos básicos de electrostática para analizar los circuitos eléctricos; (4) utilizar los conceptos básicos del electromagnetismo para analizar los fenómenos magnéticos y las ondas electromagnéticas; (5) explicar y aplicar los conceptos básicos de Óptica.
MÉTODO DE ENSEÑANZA: Tres períodos de conferencias y discusión durante la semana complementados con demostraciones, ayudas audiovisuales, simulaciones computadorizadas y los experimentos del laboratorio. La presentación del contenido temático se ofrecerá haciendo uso de la tecnología disponible en un Smart Classroom: uso del Smartboard, presentaciones en Power Point, la tecnología disponible de la plataforma de Blackboard y la interconexión a la Internet para complementar las presentaciones. Se le requerirá al estudiante 40 horas de trabajo individualizado y supervisado en el TLRC mediante estudiantes tutores.
TEXTO: Cummings, K. Laws, P., Redish, E. & Cooney, P.. UNDERSTANDING PHYSICS. John Wiley & Sons, NJ. 2004
TÓPICOS POR SEMANA:
Semana 1: ELASTICIDAD
Fuerzas de tensión y compresión; Ley de Hooke; comportamiento elástico, plástico y ruptura; módulos elásticos de Young, Volumétrico y torsión; esfuerzos deformativos y deformaciones relativas
Semana 2: OSCILACIONES y ONDAS MECANICAS TRANSVERSALES
Movimiento periódico y MAS; oscilaciones senosoidales; términos que describen al movimiento vibracional; posición, velocidad, aceleración y energía en el MAS; sistema resorte-masa; péndulo gravitacional y péndulo físico; oscilaciones amortiguadas y forzadas; resonancia
Ondas, partículas y pulsos; tipos de ondas; términos que describen a las ondas; expresión matemática para una onda senosoidal; velocidad de una onda; rapidez, energía y potencia de una onda a lo largo de una cuerda; interferencia y el Principio de Sobreposición de ondas; reflexión de una onda en una frontera, ondas estacionarias y resonancia
Semana 3: ONDAS DE SONIDO
Ondas de sonido; rapidez del sonido; interferencia; intensidad y nivel de intensidad; resonancia; pulsaciones; Efecto Doppler; ondas supersónicas y ondas de choque
Semana 4: IMAGENES
Reflexión y refracción; Ley Básica de Reflexión y Ley de Snell; reflexión interna total; polarización y formas de producirla; dispersión: tipos de imágenes; espejos planos y espejos esféricos; imágenes de espejos planos y espejos esféricos; superficies refractoras esféricas; lentes finos
Semana 5: INTERFENCIA
Interferencia; la luz como una onda; difracción; Experimento de Young; coherencia; intensidades en interferencias de doble abertura; interferencia por placas finas; condiciones de máximas y mínimas
Semana 6: DIFRACCION
Difracción y la teoría ondulatoria de la luz; difracción por una abertura; Fresnel vs Frauenhofer; intensidad en difracción de una abertura; difracción en una abertura circular; difracción en dos aberturas; redes de difracción; condiciones para máximas y para mínimas
Semana 7: CARGA ELECTRICA
Descubrimiento e importancia de la electricidad; el concepto de carga y las propiedades de ésta; electrificación mediante rozamiento, conducción e inducción; materiales eléctricos; Ley de Coulomb y sus aplicaciones; fuerzas eléctricas vs fuerzas gravitacionales
Semana 8: CAMPOS ELECTRICOS y LEY DE GAUSS
Concepto de campo eléctrico y su definición general; campo eléctrico vs campo gravitacional; campo eléctrico debido a una carga puntiforme, a múltiples cargas, a un dipolo eléctrico y a una anilla de carga; movimiento de cargas puntiforme y de un dipolo eléctrico en un campo eléctrico; líneas de campo eléctrico
Concepto de flujo eléctrico; flujo neto a través de una superficie cerrada; Ley de Gauss y sus aplicaciones a distribuciones simétricas de carga incluyendo los conductores cargados aislados; Ley de Gauss vs Ley de Coulomb
Semana 9: POTENCIAL ELECTRICO
Energía potencial eléctrica; potencial eléctrico y su definición general; superficies equipotenciales; potencial eléctrico debido a una carga puntiforme, a un gupo de cargas puntiforme, a un dipolo eléctrico, a distribuciones contínuas de carga y a un conductor cargado aislado; cómputo de campo eléctrico a base del potencial eléctrico
Semana 10: CORRIENTE Y RESISTENCIA y CIRCUITOS
Baterías, flujo de carga y corriente eléctrica; diagramas de circuitos y símbolos eléctricos; Ley de Ohm; resistencia, resistividad y densidad de corriente en conductores; potencia en circuitos eléctricos; semi conductores y superconductores
Corrientes y diferencias en potencial en circuitos de un lazo; circuitos en serie y circuitos en paralelo; resistencias equivalentes; Reglas de Kirchhof y los circuitos de varios lazos; baterías, energía, resistencia interna y potencia
Semana 11: CAPACITANCIA
Capacitores y sus usos; definición general de capacitancia; cómputos de capacitancia para diferentes capacitores; capacitores en serie y capacitores en paralelo; capacitancia equivalente; energía almacenada en un campo eléctrico; capacitores con diélectricos y la constante dieléctrica; circuitos RC
Semana 12: CAMPOS MAGNETICOS y CAMPOS MAGNETICOS DEBIDO A CORRIENTES
Origen de los campos magnéticos; definición general del campo magnético; relación entre la fuerza magnética y el campo magnético; movimiento de cargas eléctricas dentro de campos magnéticos; campos eléctrico y magnético cruzados; descubrimiento del electrón; el Efecto Hall; el espectrómetro de masas; fuerza magnética sobre un alambre que carga una corriente; fuerza neta y torque neto sobre un lazo de corriente; el momento dipolar magnético; el ciclotrón
Efectos magnéticos de las corrientes; definición del campo magnético debido a una corriente eléctrica; fuerza entre corrientes paralelas; Ley de Ampere; solenoides y toroides; dipolos magnéticos
Semana 13: INDUCCION Y LAS ECUACIONES DE MAXWELL
Fenómeno de inducción; inducción mediante el movimiento en un campo magnético y mediante un campo magnético cambiante; Ley de Faraday; Ley de Lenz; transferencias de energía mediante inducción; campos eléctricos y campos magnéticos inducidos; corriente de desplazamiento; Ley de Gauss para campos magnéticos; Ecuaciones de Maxwell en un vacío
Semana 14: INDUCTORES Y MATERIALES MAGNETICOS
Propiedades y tipos de inductores; inductancia propia e inductancia mutua; circuitos RL con inductores ideales; inductores, transformadores y potencia eléctrica; materiales magnéticos y sus características; ferromagnetismo; magnetismo terrestre Semana 15: OSCILACIONES ELECTROMAGNETICAS Y CIRCUITOS AC
Corriente alterna y sus ventajas; energía almacenada y densidad de energía en un campo magnético; oscilaciones LC; oscilaciones amortiguadas en un circuito RLC; oscilaciones forzadas y resonancia; oscilaciones con fasores en circuitos RC, RL y RLC; el circuito RLC en serie; potencia en circuitos AC Semana 16: ONDAS ELECTROMAGNETICAS
Predicción del electromagnetismo; generación de ondas electromagnéticas; propiedades de las ondas electromagnéticas; transportación de energía mediante ondas electromagnéticas; presión de radiación; polarización EVALUACION:
4 exámenes teoricos que aportan un 30% de la nota final
4 exámenes practicos que aportan un 40% de la nota final
1 examen final que aporta 15% a la nota final
nota del TLRC que aporta un 5% a la nota final
asignaciones y Wiley Plus que aportan un 5% a la nota final
nota de películas que aporta un 5% de la nota final
SISTEMA DE CLASIFICACIÓN: 100-89 A; 88-77 B; 76-65 C; 64-50 D; 49-0 F
REFERENCIAS:
Beiser, A. APPLIED PHYSICS. 3a.ed. Nueva York: McGraw Hill. 1995
Benson, H. UNIVERSITY PHYSICS. ed.rev. New York: John Wiley & Sons, Inc. 1996
Reese, R. Lane. UNIVERSITY PHYSICS. New York: Brooks/Cole Publishing Company. 2000
Serway, R. PRINCIPLES OF PHYSICS. 2a.ed. New York:Saunders College Publishing. 1998
Sternheim M.M. Kane, J.W. GENERAL PHYSICS. 2a.ed. New York: John Wiley & Sons.1991
PELÍCULAS RECOMENDADAS:
1. PHYSICS: Introductory Concepts in Physics: Wave Motion
The Nature of Waves; Standing Waves
2.SCIENCE BAG, THE
Clarinet, the Washtub, and the Musical Nails: How Musical Instruments Work
3. Basic electricity.
4. Current and Electromotive Force.
5. The Electron Theory.
6. Elements of Electricity.
7. PHYSICS: Electricity
Conductors and Insulators; Charging by Induction; Charging and Discharging; Current Electricity; Potencial Difference; Resistance
8. PHYSICS IN ACTION
Electrostatics 1; Electrostatics 2; Commercial Generation and Transmission of Current
9. PHYSICS: Introductory Concepts in Physics: Magnetism
Magnetic Fields
10. PHYSICS: Introductory Concepts in Physics: Electricity
Creating Magnetic Force; Patterns of Electromagnetic Fields; The Generation of Current; Electromagnetic Induction; Voltage; Resistance; Direct and Alternating Current
11. PHYSICS: Electromagnetism
Earth's Magnetic Field; Magnetism and Electron Flow; Domain Theory; The Motor Principle; Electromagnetic Induction; Life in the Field
12. Introductory Concepts in Physics: Light
Properties of light; Reflection of light; Refraction of light; Mirror and Image; Convex and Concave Lenses; Color; Polarized Light; Diffraction of Light; Double Aperture Interference
13. SCIENCE BAG, THE
The Rainbows,Visible and Invisible; Whiter than White, Blacker than Black, and Greener than Green: The Perception of Color.
RECURSOS DE INTERNET:
http://library.thinkquest.org/10796
http://physics.about.com/cs/acoustics/index.htm
http://physics.about.com/cs/electromagnetism/index.htm
http ://physics.about.com/cs/optics/index.htm
NOTA:
TODO ESTUDIANTE CON NECESIDADES ESPECIALES Y QUE RECIBE SERVICIOS DE REHABILITACIÓN VOCACIONAL DEBE PASAR POR LA OFICINA DEL PROFESOR DURANTE LA PRIMERA SEMANA DE CLASES PARA HACER LOS ARREGLOS PERTINENTES DE ACOMODO RAZONABLE.