proyecto docente mecánica y ondas grp 1 clases teóricas

Datos básicos de la asignaturaTitulación: Grado en FísicaAño plan de estudio: 2009

Curso implantación: 2010-11Centro responsable: Facultad de Física

Nombre asignatura: Mecánica y OndasCódigo asigantura: 1620010Tipología: OBLIGATORIACurso: 2Periodo impartición: Anual

Créditos ECTS: 12Horas totales: 300Área/s: Física de la Materia CondensadaDepartamento/s: Física de la Materia Condensada

Coordinador de la asignatura

MUÑOZ BERNABE ANTONIO

Profesorado

Profesorado del grupo principal:

CRIADO VEGA ALBERTO

Objetivos y competencias

OBJETIVOS:

Ampliar los conocimientos de mecánica newtoniana adquiridos en la asignatura de Física General.

Introducir las formulaciones lagrangiana y hamiltoniana de la mecánica.

Profundizar en el estudio de la dinámica de los sistemas de dos cuerpos y del sólido rígido.

Comprender los fundamentos de la relatividad especial y su aplicación a la cinemática y dinámica

PROYECTO DOCENTE

Mecánica y Ondas

Grp 1 Clases Teóricas-Prácticas Mecánica y Ond.

CURSO 2020-21

Última modificación 04/09/2020 Página 1 de 16

relativistas.

Introducir los conceptos fundamentales de la física ondulatoria.

Conocer las bases del método experimental.

Conocer el fundamento físico de la instrumentación de uso frecuente en el laboratorio.

Adquirir soltura en el manejo de los instrumentos y equipos de uso habitual en el laboratorio

Conocer las técnicas básicas de adquisición y tratamiento de datos en el laboratorio.

COMPETENCIAS:

Competencias específicas:

Conocimiento y comprensión de los fenómenos y de las teorías físicas más importantes.

Capacidad de estimar órdenes de magnitud para interpretar fenómenos diversos.

Capacidad de profundizar en la aplicación de los conocimientos matemáticos en el contexto general

de la física.

Capacidad de medida, interpretación y diseño de experiencias en el laboratorio o en el entorno.

Capacidad de modelado de fenómenos complejos, trasladando un problema físico al lenguaje

matemático.

Capacidad de transmitir conocimientos de forma clara tanto en ámbitos docentes como no

docentes.

Competencias genéricas:

Capacidad de análisis y síntesis

Capacidad de organizar y planificar

Comunicación oral en la lengua nativa

Comunicación escrita en la lengua nativa

Resolución de problemas

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Mecánica y Ondas


CURSO 2020-21


Trabajo en equipo

Capacidad de crítica y autocrítica

Capacidad de generar nuevas ideas

Contenidos o bloques temáticos

Mecánica newtoniana: Leyes de conservación, sistemas de referencia en rotación.

Introducción a la mecánica analítica.

Campos centrales.

Oscilaciones.

Sólido rígido.

Relatividad Especial.

Propiedades generales de los fenómenos ondulatorios. Ondas mecánicas.

Técnicas experimentales de Mecánica y Ondas.

Relación detallada y ordenación temporal de los contenidos

I. Fundamentos de la mecánica newtoniana (13 horas)

- Objetivos de la mecánica clásica. Conceptos básicos

- Principio de determinación. Ecuaciones de movimiento, ecuaciones horarias

- Leyes de Newton. Conceptos de fuerza y masa

- Límites de la mecánica clásica

- Teoremas de conservación. Integrales primeras de movimiento

- Sistemas de referencia no inerciales

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- Ecuación de movimiento en sistemas acelerados. Aplicaciones

II. Fuerzas centrales. Problema de dos cuerpos (17 horas)

- Movimiento en un campo de fuerzas centrales. Integrales primeras

- Ecuaciones horarias del movimiento y ecuación de la órbita

- Características generales del movimiento en un campo central

- Problema unidimensional equivalente. Potencial efectivo

- Problema de Kepler: Tipos de órbitas

- Problema de dos cuerpos. Reducción al problema equivalente de un cuerpo

- Colisiones elásticas e inelásticas. Descripción en los sistemas laboratorio y centro de masas.

III. Mecánica analítica (20 horas)

- Concepto de ligadura

- Coordenadas generalizadas. Espacio de la configuración

- Desplazamientos virtuales. Principio de los trabajos virtuales

- Principio de D¿Alembert. Ecuaciones de Lagrange

- Fuerzas potenciales. Lagrangiana de un sistema

- Coordenadas cíclicas. Simetrías y principios de conservación

IV. Cinemática y dinámica del sólido rígido (19 horas)

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- Sólido rígido. Grados de libertad

- Teoremas de Euler y Charles

- Orientación del sólido. Ángulos de Euler

- Velocidad angular. Eje instantáneo de rotación. Eje helicoidal. Movimiento restringido.

- Momento angular del sólido respecto a uno de sus puntos. Tensor de inercia

- Valores y vectores propios del tensor de inercia. Ejes principales del sólido y momentos principales

de inercia

- Energía cinética del sólido

- Ecuaciones de movimiento. Ecuaciones de Euler

V. Cinemática y dinámica relativistas (20 horas)

- Circunstancias teóricas y hechos experimentales que justifican la necesidad de una nueva teoría.

- Postulados de Einstein

- Transformaciones de Lorentz

- Transformación de la velocidad

- Intervalo espacio-temporal entre dos sucesos: su invarianza. Espacio de Minkowski

- Tipos de intervalos. El cono de luz

- Tetravector. Tetravectores velocidad y momento

- Ecuación de movimiento relativista. Conceptos de masa y momento lineal

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- Transformación de la fuerza

- Energía relativista. Equivalencia masa energía

- Transformación del momento y la energía

- Conservación del cuadrimomento. Colisiones relativistas.

VI. Oscilaciones con varios grados de libertad. Movimiento ondulatorio (11 horas)

- Oscilaciones pequeñas. Modos normales.

- Concepto de onda. Ecuación de onda monodimensional

- Ondas armónicas. Solución general de la ecuación de onda: análisis de Fourier

- Ondas estacionarias

- Densidad de energía y energía transportada por la onda

- Ecuación de onda en tres dimensiones. Ondas planas y esféricas.

- Propagación de ondas en medios dispersivos. Relación de dispersión

- Grupo de ondas. Velocidad de grupo.

- Ondas sonoras y ondas superficiales en líquidos.

TÉCNICAS EXPERIMENTALES (5 horas)

1.- Osciloscopio de rayos catódicos

Fundamento: Efecto termoiónico.- Tubo de rayos catódicos.- Formación de la imagen.-

Representación en doble traza. Manejo: a) controles del cañón de electrones, b) controles de los

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canales de entrada, c) controles del desplazamiento horizontal.- Realización de medidas sobre la

pantalla. Precisión.

2.- Medida de magnitudes eléctricas. El multímetro.

Fuerza sobre una corriente en un campo magnético.- Fuerzas sobre una espira en un campo

magnético..- Instrumentos de medida para corriente contínua y alterna.- Manejo del multímetro.

3.- Medida de tiempos y otra instrumentación de uso frecuente

Efecto fotoeléctrico. Célula fotoeléctrica.- Contador electrónico digital. Manejo.- Registrador gráfico.-

Generador de funciones.- Fuente de tensión (transformador variable).- Fuente de intensidad.

4. Descripción de las experiencias de laboratorio a realizar.

5.-Tratamiento de datos y orientaciones prácticas sobre elaboración de informes.

Errores en las medidas. Tipos de errores.- Determinación de la cota de error en las medidas

directas.- Determinación del error en las medidas indirectas. Propagación de errores.- Método de

mínimos cuadrados para el ajuste de una nube de puntos a una recta. Método

aproximado.-Consideraciones y comentarios relativos a la correcta realización de los trabajos

prácticos.- Informes sobre las experiencias.

PRÁCTICAS DE LABORATORIO. (15 horas)

1.- Estudio de las oscilaciones de gran amplitud en un péndulo.

2.- Movimiento del sólido rígido con un punto fijo.

3.- La balanza de gravitación.

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4.- Órbitas en un campo gravitatorio.

5.- El oscilador lineal.

6.- Efectos no lineales en osciladores.

7.- Oscilaciones pequeñas en sistemas acoplados.

8.- Ondas estacionarias en medios continuos.

9.- Propagación de ultrasonidos en líquidos. Velocidad de fase y de grupo.

10.- Difracción de ondas ultrasonoras.

Actividades formativas y horas lectivas

Actividad Créditos Horas

B Clases Teórico/ Prácticas 9 90

C Clases Prácticas en aula 1 10

D Clases en Seminarios 0,5 5

E Prácticas de Laboratorio 1,5 15

Metodología de enseñanza-aprendizaje

Clases teóricas

En el desarrollo de las clases se procurará motivar la participación activa del alumno, utilizando con

frecuencia ejemplos extraídos de la realidad para una mejor comprensión de los conceptos y se

fomentará la frecuente consulta bibliográfica, desaconsejando al alumno el estudio de la asignatura

utilizando únicamente los apuntes de clase.

Se insistirá al alumno sobre la importancia de hacer uso frecuente de las tutorías a lo largo del

curso para aclarar cuantas dudas se le planteen en el estudio de la asignatura, tanto en sus

aspectos teóricos como de aplicación de los conceptos, con el fin de evitar que la utilización de las

tutorias se limite a los días previos a los exámenes.

Prácticas de Laboratorio

El alumno dispondrá de un tiempo adecuado para la realización de las experiencias propuestas. Al

final de cada sesión de laboratorio el alumno entregará una copia de los valores medidos

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experimentalmente durante la realización de las experiencias, valores con los que deberá realizar el

correspondiente informe.

Con una distribución regular a lo largo del periodo de prácticas, el alumno realizará un determinado

número de informes que les serán asignados por el profesor de entre los trabajos realizados. Los

informes serán entregados durante la sesión de laboratorio siguiente a aquella en que se le asignó

su realización y serán evaluados para la sesión siguiente a aquella en que fueron entregados, al

objeto de que las correcciones realizadas puedan ser útiles para mejorar la elaboración de los

siguientes informes.

El alumno podrá recuperar algunas de las calificaciones desfavorables solicitando la realización de

nuevos informes en sustitución de aquellos cuya calificación desea mejorar.

Exposiciones y seminarios

Resolución de problemas y ejercicios prácticos relacionados con el contenido de la asignatura

procurando motivar la participación activa del alumno, utilizando con frecuencia ejemplos extraidos

de la realidad, y fomentando el análisis y discusión de los temas planteados.

Exposición del fundamento de diversos fenómenos mecánicos y ondulatorios junto a la realización

de demostraciones prácticas que facilitan la mejor comprensión de tales fenómenos al mismo

tiempo que permiten mostrar los equipos e instrumentos de medida y las técnicas experimentales

más comúnmente utilizadas en el laboratorio de Mecánica y Ondas.

Sistemas y criterios de evaluación y calificación

Exámenes escritos con una parte teórica, que acredite el conocimiento de los aspectos más

relevantes del formulismo matemático, su estructura y sus potenciales aplicaciones, y una parte de

problemas, que valore la comprensión y capacidad de aplicación de dicho formulismo a problemas

físicos o meramente matemáticos.

Exámenes prácticos de laboratorio.

Valoración de trabajos y problemas presentados a lo largo del curso incorporando así una

componente de evaluación contínua.

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Asistencia, actitud y habilidades demostradas en las sesiones de laboratorio.

Presentación de memorias escritas de las experiencias realizadas

Criterios de calificación del grupo

Se realizarán dos exámenes parciales eliminatorios para la primera convocatoria. En el resto de las

convocatorias el alumno se examinará de la asignatura completa. Todos los exámenes serán

escritos y constarán de dos partes. En la parte teórica se podrá pedir el desarrollo de algún

apartado del programa que ponga de manifiesto la coherencia en la exposición y la capacidad de

síntesis del alumno, así como la resolución de cuestiones cortas de tipo conceptual donde el

alumno pueda mostrar el grado de comprensión y asimilación de los conocimientos. En la parte de

problemas, se propondrá la resolución de problemas en los que el alumno pueda mostrar su

capacidad de análisis y su aptitud en la aplicación de los conceptos aprendidos. La calificación del

examen se obtendrá mediante la media aritmética de las puntuaciones de cada parte siempre que

se haya obtenido una calificación de 4.0 o superior en ambas. El examen no estará aprobado si se

ha obtenido una calificación inferior a 4.0 en alguna de las partes.

La asistencia a las sesiones de laboratorio, al igual que la entrega de las memorias de prácticas que

se soliciten, es requisito necesario para aprobar la asignatura. La calificación de los trabajos de

laboratorio se obtendrá como media aritmética de las calificaciones de los informes realizados por el

alumno. En ellos se evaluará tanto la calidad de las medidas realizadas en el laboratorio (número de

medidas efectuadas, bondad de las medidas, datos sobre la incertidumbre de las mismas,....) como

la calidad del informe realizado a partir de estas medidas. Si la calificación es inferior a 4.0 puntos

se le exigirá superar un examen referido a los trabajos prácticos, consistente en realizar uno de

ellos y su correspondiente memoria. La asignatura no estará aprobada si se ha obtenido una

calificación inferior a 5.0 en dicho examen.

Se realizarán además, fuera del horario de clases, pruebas consistentes en la resolución de un

problema. Si la calificación de una prueba es inferior a 5.0, no influirá en la calificación final.. Si la

calificación de una prueba está en el rango 5.0 - 10.0, se incrementará la calificación de la parte de

Problemas del correspondiente parcial de 0.5 a 1.0 de forma proporcional.

La calificación de los exámenes contribuirá en un 85 % a la calificación global de la asignatura y la

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calificación de los trabajos de laboratorio en un 15 %.

PLAN DE CONTINGENCIA PARA EL CURSO 2020/21

*Escenario A (semipresencialidad)

- Adaptación de la docencia: Conforme con lo previsto por la Facultad se dividirá el curso en

grupos, de acuerdo con el aforo del aula, que asistirán a las clase teórico-prácticas y seminarios de

forma presencial, en turnos rotatorios semanales. El resto de alumnos recibirá las clases

teórico-prácticas y seminarios de forma síncrona mediante retransmisión online. Las prácticas de

laboratorio se organizarán en grupos sin sobrepasar el aforo del laboratorio. Si por un elevado

número de grupos en relación con la disponibilidad del laboratorio no fuese posible que los alumnos

puedan realizar las 10 prácticas previstas en el escenario 0, se reducirá este número y se

sustituirán las prácticas no realizadas por (tratamiento de datos y/o) la realización de memorias con

datos suministrados y/o prácticas online y/o seminarios en el aula sobre las prácticas.

- Adaptación de los procesos de evaluación: La evaluación se realizará de forma presencial de

acuerdo con lo previsto en el escenario 0 y, en el caso de que se hayan sustituido prácticas de

laboratorios por seminarios sobre las prácticas, se realizará un examen presencial sobre el

contenido de estos seminarios, cuya calificación contribuirá a la calificación de las prácticas de

laboratorio de forma proporcional a su duración.

*Escenario B (suspensión de la actividad presencial)

- Adaptación de la docencia: Las clases teórico-prácticas y los seminarios serán online. Las

sesiones de prácticas de laboratorio se sustituirán por la realización de memorias con datos

suministrados y/o prácticas online y/o seminarios sobre las prácticas.

- Adaptación de los procesos de evaluación: Como parece ser que es obligatorio, la evaluación

se tendrá que realizar de forma online y siguiendo lo previsto en el escenario 0 y, en el caso de que

se hayan impartido seminarios sobre las prácticas de laboratorios, se realizará un examen online

sobre el contenido de estos seminarios, cuya calificación contribuirá a la calificación de las prácticas

de laboratorio de forma proporcional a su duración.

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Horarios del grupo del proyecto docente

https://fisica.us.es/docencia/titulaciones

Calendario de exámenes

https://fisica.us.es/docencia/titulaciones

Tribunales específicos de evaluación y apelación

Presidente: ALBERTO CRIADO VEGA

Vocal: ANTONIO MUÑOZ BERNABE

Secretario: FELIPE GUTIERREZ MORA

Suplente 1: JAVIER BLAZQUEZ GAMEZ

Suplente 2: JOSE JUAN LUQUE PALOMO

Suplente 3: JHON JAIRO IPUS BADOS

Bibliografía recomendada

BIBLIOGRAFÍA GENERAL:

Fundamentos de mecánica

Autores: CRIADO A. M.

Edición: Ed. Serv. Publ. Univ. de Sevilla, 1979

Publicación: Thomson-Paraninfo. Madrid

ISBN: 978-84-939565-2-3

Mecánica Newtoniana

Autores: FRENCH A.P

Edición: Ed. Reverté. Barcelona, 1978


ISBN: 978-84-939565-2-3

Mecánica clásica

Autores: GOLDSTEIN H.


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ISBN: 978-84-939565-2-3

Mecánica clásica

Autores: KIBBLE T.W.B.

Edición: Ed. Urmo. Bilbao, 1972


ISBN: 978-84-939565-2-3

Classical mechanics

Autores: KIBBLE T.W.B., BERKSHIRE F.H.

Edición: Ed. Longman, 1996


ISBN: 978-84-939565-2-3

Mecánica

Autores: LANDAU L. D., LIFSHITZ E. M.



ISBN: 978-84-939565-2-3

Dinámica clásica de las partículas y sistemas

Autores: MARION J.B.



ISBN: 978-84-939565-2-3

Dinámica clásica

Autores: RAÑADA A.

Edición: Alianza Ed. 1990


ISBN: 978-84-939565-2-3

Mecánica.

Autores: SYMON K. R.

Edición: Ed. Aguilar. Madrid, 1968


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ISBN: 978-84-939565-2-3

Mecánica Clásica

Autores: TAYLOR J.R.

Edición: Ed, Reverte, 2013


ISBN: 978-84-939565-2-3

Mecánica Teórica en ejercicios y problemas (dos tomos)

Autores: BATH M., DZHANELIDZE G., KELZON A.

Edición: Ed. Mir. Moscú, 1990


ISBN: 978-84-939565-2-3

Problemas de Mecánica resueltos y comentados

Autores: ECENARRO O.

Edición: Serv. Ed. de la Univ. del País Vasco, 2000


ISBN: 978-84-939565-2-3

Problemas de examen resueltos y comentados

Autores: ECENARRO O.

Edición: Serv. Ed. de la Univ. del País Vasco, 2000


ISBN: 978-84-939565-2-3

100 problemas de mecánica

Autores: PÉREZ GARCÍA V.M., VÁZQUEZ MARTÍNEZ L., FERNÁNDEZ-RAÑADA A.

Edición: Alianza Ed.. Madrid, 1997


ISBN: 978-84-939565-2-3

Mecánica Teórica, (Serie Schaum)

Autores: SPIEGEL, M.R.

Edición: McGraw-Hill, 1976


ISBN: 978-84-939565-2-3

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BIBLIOGRAFÍA ESPECÍFICA:

Relatividad especial

Autores: FRENCH A. P.



ISBN: 978-84-939565-2-3

Introducción a la teoría especial de la relatividad

Autores: RESNICK, R.

Edición: Ed. Limusa, 1977


ISBN: 978-84-939565-2-3

Introducción a la relatividad especial

Autores: SMITH J. H.



ISBN: 978-84-939565-2-3

Vibraciones y ondas

Autores: FRENCH A. P.



ISBN: 978-84-939565-2-3

Vibrations and waves in physics

Autores: MAIN I. G.

Edición: Ed. Cambridge University Press,1984


ISBN: 978-84-939565-2-3

The physics of vibrations and waves

Autores: PAIN H.J.

Edición: Ed. Wiley. 1999


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ISBN: 978-84-939565-2-3

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