UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA

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.

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 Marzo 07 Lecciones 1 a 6

Segundo Parcial Abril 04 Lecciones 7 a 12

Tercer Parcial Mayo 02 Lecciones 13 a 20

Cuarto Parcial Junio 04 Lecciones 21 a 27

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.

Física Básica. Fundamentos y Perspectivas. Jae R. Ballif y William E. Dibble.

PROGRAMA PARCELADO POR CLASES

UNIDAD 1: MECÁNICA

CLASE TEMAS FECHA

0 Introducción.

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.

05-02-13

1 El Patinaje 1.

Inercia, posición, desplazamiento, velocidad, aceleración, fuerza, masa, primera y segunda leyes de Newton, vectores y operaciones entre ellos.

07-02-13 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.

14-02-13 3 Acelerando.

Movimiento bajo la acción de una fuerza constante. Gráficos. Discusión de movimientos rectilíneos con aceleraciones positiva y negativa.

19-02-13 4 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.

21-02-13

5 Las Rampas.

Fuerza neta, diagramas de cuerpo libre, tercera ley de Newton, energía, trabajo, conservación de la energía, energía potencial, rampas, ventaja mecánica.

26-02-13 6 Taller de dinámica de translación

28-02-13 7 El Mataculin.

Inercia rotacional, momento de una fuerza (torque), velocidad angular, aceleración angular, rotación y las leyes de Newton, centro de masa, palancas.

05-03-13 Examen 1 Dinámica traslacional 07-03-13 8 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..

12-03-13

9 La Balanza de Resorte.

Equilibrio, equilibrio estable, ley de Hooke, oscilaciones, calibración, centro de gravedad. 14-03-13 10 Los Choques entre Objetos.

Colisiones, transferencia de energía. Vibraciones, colisiones elásticas e inelásticas.

19-03-13

11 El Carrusel y la Montaña Rusa.

La aceleración percibida, el movimiento circular uniforme, aceleración centrípeta.

21-03-13

12 Taller sobre dinámica de rotación y temas avanzados de dinámica de translación. 26-03-13

UNIDAD 2: TERMODINÁMICA

SESION TEMAS FECHA

13 La Estufa de Carbón.

Energía térmica, calor, temperatura, enlaces químicos y reacciones, conductividad térmica, convección, radiación, capacidad calorífica.

02-04-13

Examen 2

Dinámica Rotacional y temas avanzados de dinámica de translación. 04-04-13 14 Agua, Hielo, Vapor.

Fases de la materia, transiciones de fase, fusión, evaporación, condensación, solidificación, humedad relativa, calores latentes de fusión y evaporación, deposición, hervor, nucleación y supercalentamiento.

09-04-13

15 Los Bombillos Incandescentes.

Espectro electromagnético, la luz, radiación de cuerpo negro, emisividad, ley de Stefan-Boltzmann, expansión térmica.

11-04-13 16 El Aire Acondicionado.

Las leyes de la termodinámica, temperatura, calor, entropía, bombas térmicas y eficiencia termodinámica. 09-10-12 17 El Automóvil

Máquinas térmicas y eficiencia termodinámica

UNIDAD 3: MOVIMIENTO PERIODICO Y ONDAS

SESION TEMAS FECHA

18 Los Relojes

El tiempo y el espacio, resonancia natural, el oscilador armónico, movimiento armónico simple, frecuencia.

18-04-13

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.

23-04-13

20 Taller de termodinámica, oscilaciones y ondas 25-04-13 UNIDAD 4: ELECTROMAGNETISMO

SESION TEMAS FECHA

21 La Electricidad Estática y La Máquina Fotocopiadora.

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.

30-04-13

Examen 3

Termodinámica, mov. Periodico y ondas 02-05-13 22 Linternas.

Circuitos eléctricos, resistencia eléctrica, caídas y elevaciones de voltaje, relaciones entre voltaje, corriente y potencia, ley de Ohm.

02-05-13

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

07-05-13

24 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.

09-05-13

25 La Radio.

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.

14-05-13

26 El Horno Microondas.

Ondas electromagnéticas: velocidad, frecuencia y longitud de onda, moléculas polares y no polares, el magnetrón.

16-05-13

27 Taller de Electromagnetismo 21-05-13

UNIDAD 5: FISICA MODERNA

SESION TEMAS FECHA

28 Clase-Conferencia: Física Moderna

Ideas fundacionales de la relatividad especial. Fundamentos conceptuales de los modelos atómicos y nucleares. Hechos científicos del siglo XX

Examen 4 Electromagnetismo

04-06-13

Habilitación Todo el contenido del curso 11-06-13