universidad autÓnoma de nuevo leÓn …...uanl - fime física iv 1 it-7-acm-04-r03 revisión: 1...
TRANSCRIPT
UANL - FIME Física IV
1
IT-7-ACM-04-R03
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
PROGRAMA ANALÍTICO FIME
Nombre de la unidad de aprendizaje: Física IV Frecuencia semanal: 3 hrs. Horas presenciales: 60 hrs. Horas de trabajo extra-aula: 32 hrs. Modalidad: Presencial Período académico: Semestral Unidad de aprendizaje: ( X ) obligatoria ( ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( X ) Formación básica profesional ( ) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: 4 incluyendo el laboratorio Fecha de elaboración: 30/11/2009 Fecha de la última actualización: 30/11/2009 Responsables del diseño: M.E.C. Jorge Enrique Figueroa Martínez Dra. Norma Esthela Flores Moreno Dr. Sadasivan Shaji M.C. Alfonso González Zambrano Presentación:
Esta unidad de aprendizaje le proporcionará al estudiante la capacidad de identificar los principios básicos del funcionamiento de algunos equipos de la industria moderna, como el láser, la microscopía y la energía nuclear, logrando así relacionarlo con los conceptos y principios esenciales de la ciencia moderna. Es importante para cualquier campo de trabajo o de investigación, ya que los actuales equipos en uso se basan o están relacionados en las teorías fundamentales de la física moderna. Esta unidad de aprendizaje está dividida en 4 etapas en la primera etapa se tratará los efectos de la teoría de la relatividad, en la segunda etapa veremos la óptica, en la tercer etapa tendremos una introducción a la física cuántica (efecto fotoeléctrico, rayos X), y en la cuarta etapa se describirá la energía atómica y física nuclear. Por lo tanto, es una necesidad para cualquier grado en las ciencias de la ingeniería.
UANL - FIME Física IV
2
IT-7-ACM-04-R03
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
Propósito: Esta unidad de aprendizaje contribuirá a formar en el futuro egresado una personalidad integral desarrollada a través del trabajo individual
y por equipo, con un buen desenvolvimiento en trabajos en entornos virtuales que le permitan un mejor desarrollo en el contexto del ingeniero actual.
Esta unidad de aprendizaje tiene como finalidad utilizar la concepción científica del mundo, que tiene el estudiante, para comprender los principios básicos que conforman la esencia de la física moderna, estableciendo y manteniendo la relación tanto horizontal como vertical de esta unidad de aprendizaje con las unidades de aprendizaje de las áreas de ingeniería.
Competencias del perfil de egreso: a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de aprendizaje:
Esta unidad de aprendizaje contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales: Competencias instrumentales:
Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que le permitan la toma de decisiones oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional.
Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico.
Maneja las tecnologías de la información y la comunicación como herramienta para el acceso a la información y su transformación en conocimiento, así como para el aprendizaje y trabajo colaborativo con técnicas de vanguardia que le permitan su participación constructiva en la sociedad.
Elabora propuestas académicas y profesionales inter, multi y transdisciplinarias de acuerdo a las mejores prácticas mundiales para fomentar y consolidar el trabajo colaborativo.
UANL - FIME Física IV
3
IT-7-ACM-04-R03
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
Competencias personales y de interacción social
Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás, respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para contribuir a construir una sociedad sostenible.
Competencias integradoras
Resuelve conflictos personales y sociales conforme a técnicas específicas en el ámbito académico y de su profesión para la adecuada toma de decisiones.
b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de aprendizaje:
Describir los diversos fenómenos desarrollados en la física moderna y su aplicación, realizando análisis a través de simuladores y animaciones de las características, propiedades y aplicaciones de cada uno de los conceptos comprendidos en esta unidad de aprendizaje, lo que le permita intervenir en discusiones de grupo fundamentando sus ideas en los conocimientos de la física moderna.
UANL - FIME Física IV
4
IT-7-ACM-04-R03
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
Representación gráfica
Competencias de la Unidad de Aprendizaje
Instrumentales
Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y campos del
conocimiento que le permitan la toma de decisiones oportunas y pertinentes en los
ámbitos personal, académico y profesional
Analizar las aracterísticas y propiedades de los conceptos de la Unidad de Aprendizaje
Describir los efectos que ocurren al moverse a velocidades cercanas a la velocidad de la luz
Determinar el uso de algunos fenómenos ópticos mediante la aplicación de los conceptos básicos
Descirbir los diversos fenómenos desarrollados en la
Física Moderna
Establecer las características, propiedades y aplicaciones de la Física Cuántica
Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar
ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico
Intervenir en discusiones de grupo
Interpretar los resultados de los problemas resueltos
Maneja las tecnologías de la información y la comunicación como herramienta para el acceso a la
información y su transformación en conocimiento, así como para el aprendizaje y trabajo colaborativo con
técnicas de vanguardia que le permitan su participación constructiva en la sociedad
Aplicar los conceptos a través de simuladores y animaciones
Aplicación de los conceptos de la física moderna tanto en simuladores como con el uso de algún
software
Elabora propuestas académicas y profesionales inter, multi y transdisciplinarias de acuerdo a
las mejores prácticas mundiales para fomentar y consolidar el trabajo colaborativo
Realizar trabajo en forma individual y colaborativamente
Realizar en equipo un proyecto del tema asignado
Personales y de Interacción
Social
Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y
a los demás, respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal
y profesional para contribuir a construir una sociedad sostenible
Integradoras Resuelve conflictos personales y sociales conforme a técnicas específicas en el ámbito
académico y de su profesión para la adecuada toma de decisiones
Obtener soluciones a problemas propuestos
fundamentando sus ideas en los conocimientos de la
Física Moderna
Resolución de problemas situaciones reales y propuestos
UANL - FIME Física IV
5
IT-7-ACM-04-R03
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
Unidad temática 1: Teoría de la Relatividad. Competencias particulares: Describir los efectos que ocurren al moverse a velocidades cercanas a la velocidad de la luz mediante la aplicación de los conceptos de teoría de la relatividad, incluyendo el uso en algunos casos de simuladores, para resolver problemas propuestos interpretando los resultados obtenidos.
Elementos de Competencia
Evidencias de aprendizaje
Criterios de desempeño
Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
Describir las consecuencias de viajar a velocidades cercanas a la velocidad de la luz en lo que respecta al espacio y el tiempo a través del análisis de determinadas situaciones para identificar la aplicación de la teoría de la relatividad es esas circunstancias.
Problemas resueltos de velocidad clásica y relativista
Ejercicios resueltos: Presentación Conceptos
físicos utilizados correctamente
Redacción Estrategia de
solución Reflexión de los
resultados propuestos
Tiempo de entrega
Se realizarán algunas actividades las cuales pueden ir desde investigar lo que es un sistema de referencia inercial, cual fue el experimento de Michelson - Morley y las conclusiones que obtuvieron, así como determinar las consecuencias de viajar a velocidades cercanas a la velocidad de la luz en lo que respecta al espacio y tiempo, lo que le permitirá al estudiante comprender estos efectos
y aplicarlos en otras actividades. Realizar algunos ejercicios a través de su análisis y en los casos en que sea posible realizar comparación a con los resultados obtenidos de alguna simulación de la velocidad para observar las diferencias en los cálculos de las velocidades ya sea por física clásica o por física relativista
El Experimento de Michelson y Morley. Ecuaciones de Transformación de Lorente. Composición de velocidades de Lorentz. Consecuencias de los postulados de la Teoría de la Relatividad
Pintarrón Libros Simuladores
UANL - FIME Física IV
6
IT-7-ACM-04-R03
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
Elementos de Competencia
Evidencias de aprendizaje
Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
Aplicar la teoría de la relatividad mediante los conceptos de la contracción de la longitud, la dilatación del tiempo y la varianza de la masa de objetos que se muevan con velocidades cercanas a la de la luz, para la resolución de algunos problemas propuestos.
Problemas resueltos de contracción de la longitud, la dilatación del tiempo y la varianza de la masa Dinámica de grupo
Problemas resueltos: Orden y Limpieza Conceptos físicos Estrategia/Procedimientos
matemáticos
Simplificación de resultados
Conclusión
Dinámica de grupo: Organización Desarrollo Conclusiones
Resolver ejercicios propuestos relacionados con el tema interpretando los resultados. Organización, desarrollo y participación en la Dinámica de grupo que le permita desarrollar su formación integral.
La Relatividad en la longitud La Relatividad del tiempo La Relatividad de la Masa Mecánica Relativista Energía Relativista
Pintarrón Libros Simuladores
UANL - FIME Física IV
7
IT-7-ACM-04-R03
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
Unidad temática 2: Óptica Geométrica y Ondulatoria. Competencias particulares: Determinar el uso de algunos fenómenos ópticos mediante la aplicación de los conceptos básicos de la óptica para la resolución de problemas en situaciones reales propuestas.
Elementos de Competencia
Evidencias de aprendizaje
Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
Aplicar las leyes de la óptica a través de solución de problemas y prácticas de laboratorio virtual para reconocer sus usos en la industria.
Problemas resueltos de la óptica geométrica y ondulatoria
Problemas resueltos: Orden y Limpieza Conceptos físicos Estrategia/Procedimientos
matemáticos
Simplificación de resultados
Conclusión
Se realizarán algunas actividades en las cuales se puedan aplicar las diferentes fases del método científico experimental en el desarrollo de prácticas reales y simuladas, lo que permitirá la comprensión del tema. Resolver ejercicios propuestos relacionados con el tema.
Óptica Geométrica.
La Naturaleza de la luz
Características y Propiedades de la luz.
Mediciones de la rapidez de la luz.
Óptica Ondulatoria. Introducción Interferencia.
Experimento de Young de la doble rendija.
Distribución de intensidad en el patrón de interferencia de una doble rendija.
Difracción.
Introducción a la Difracción.
Difracción de una Rendija.
La Rejilla Difracción.
Poder de Resolución. Polarización de la luz.
Estados de Polarización
Formas de obtención de luz polarizada.
Ley de Malus Aplicaciones
Pintarrón Libros Simuladores
UANL - FIME Física IV
8
IT-7-ACM-04-R03
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
Unidad temática 3: Física Cuántica Competencias particulares: Establecer las características, propiedades y aplicaciones de la Física Cuántica mediante el análisis de los conceptos básicos del Efecto Fotoeléctrico, los Rayos X y el Átomo para la resolución de problemas propuestos en situaciones diversas, apoyándose en algunos casos con software.
Elementos de Competencia
Evidencias de aprendizaje
Criterios de desempeño Actividades de
aprendizaje Contenidos Recursos
Identificar las características y propiedades del efecto fotoeléctrico y los rayos X a través de resolución de algunos problemas teóricos para reconocer su utilización en su entorno.
Problemas resueltos de efecto fotoeléctrico y rayos x
Problemas resueltos: Orden y Limpieza Conceptos físicos Estrategia/Procedimientos
matemáticos
Simplificación de resultados
Conclusión
Se realizarán algunas actividades desde investigar sobre los temas: en que se utiliza, los beneficios, desventajas que tiene el efecto fotoeléctrico y los rayos x, Resolver problemas teóricos simples de efecto fotoeléctrico y difracción de Rayos X y Efecto Compton.
Introducción de la Física Cuántica
- Radiación de un cuerpo negro y la hipótesis de Planck
El Efecto Fotoeléctrico Rayos X
- Difracción de Rayos X. - Efecto Compton
Fotones y Ondas Electromagnéticas
- Dualidad Onda Partícula de la luz
Mecánica Cuántica - Las Propiedades
ondulatorias de las partículas
- Replanteamiento del experimento de la doble rendija.
- El principio de incertidumbre
Pintarrón Libros Simuladores
UANL - FIME Física IV
9
IT-7-ACM-04-R03
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
Elementos de Competencia
Evidencias de aprendizaje
Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
Analizar algunas de las características de los espectros atómicos, destacando las limitaciones para determinar algunos usos en la industria.
Problemas resueltos del átomo
Problemas resueltos: Orden y Limpieza Conceptos físicos Estrategia/Procedimientos
matemáticos
Simplificación de resultados
Conclusión
Se realizarán algunas actividades relacionadas con el tema que le permita la comprensión del mismo que van desde la investigación de los modelos que han existido del átomo y su composición, realizando una síntesis de la misma. Resolver problemas relacionados con el tema.
Física Atómica - Primeros modelos
atómicos - Modelo de E.
Rutherford para el átomo de hidrógeno
- Modelo de N. Bohr para el átomo de hidrógeno
- Espectros atómicos
Pintarrón Libros Simuladores
UANL - FIME Física IV
10
IT-7-ACM-04-R03
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
Unidad temática 4: El Núcleo y Reacciones Nucleares Competencias particulares: Describir las características del núcleo atómico y de los principales tipos de reacciones mediante la aplicación de los conceptos para la resolución de problemas propuestos.
Elementos de Competencia
Evidencias de aprendizaje
Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
Describir las principales características del núcleo atómico y las partículas subatómicas destacando el fenómeno de la radiactividad ejemplificando, para el caso de las reacciones de fisión y fusión nuclear.
Problemas resueltos del núcleo y reacciones nucleares
Problemas resueltos: Orden y Limpieza Conceptos físicos Estrategia/Procedimientos
matemáticos
Simplificación de resultados
Conclusión
Se realizarán algunas actividades desde investigar sobre las características del núcleo atómico, su composición y las diferentes clasificaciones hasta la identificación de los diferentes usos de los mismos para la comprensión y ubicación de su uso. Resolver problemas simples del tema.
Estructura Nuclear - Algunas
propiedades de los núcleos
- Energía de enlace
Modelos nucleares Radiactividad
- Los procesos de decaimiento
- Radiactividad natural
Reacciones nucleares Aceleradores Aplicaciones de la Física Nuclear
- Fisión nuclear - Fusión nuclear - Reactores
nucleares - Partículas
elementales
Pintarrón Libros Simuladores
UANL - FIME Física IV
11
IT-7-ACM-04-R03
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
Evaluación integral de procesos y productos (ponderación /evaluación sumativa) Evidencia Ponderación 1. Problemas resueltos de velocidad clásica y relativista 6 % 2. Problemas resueltos de contracción de la longitud, la dilatación del tiempo y la varianza de la masa 7 % 3. Dinámica de grupo 10 % 4. Problemas resueltos de la óptica geométrica y ondulatoria 6 % 5. Problemas resueltos de efecto fotoeléctrico y rayos x 7 % 6. Problemas resueltos del átomo 7 % 7. Problemas resueltos del núcleo y reacciones nucleares 7 % 8. Examen Medio Curso 15 % 9. Examen Ordinario 15 % Producto integrador de aprendizaje: Producto integrador 20 % Al finalizar esta unidad de aprendizaje el estudiante entregará su portafolio para su evaluación, el cual contendrá un proyecto elaborado en equipo donde se desarrolle, explique y aplique el tema que les fue asignado, además de una selección del peor y mejor trabajo realizado anexando una reflexión de por qué razón lo considera así, y una selección de 2 problemas de cada unidad temática los cuales considere que fueron los que más le ayudaron en esta unidad de aprendizaje anexando la reflexión de por qué los seleccionó. Fuentes de apoyo y consulta: Libro: Física Moderna Autor: Norma Esthela Flores Moreno
Jorge Enrique Figueroa Martínez Editorial: Prentice Hall
UANL - FIME Física IV
12
IT-7-ACM-04-R03
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
Libro: Física Clásica y Moderna
Autor: W. Edward Gettys Frederick J. Keller
Malcolm J. Skove Editorial: Mc. Graw Hill
Libro: Schaum´s Outlines MODERN PHYSICS
Autor: Ronald Gautreau & William Savin Ronald Gautreau & William Savin Editorial: Mc. Graw Hill
Libro: Sears & Zemansky´s University witn Modern Physics
Autor: Hugh D. Young & Roger A. Freedman, Contr. author A Lewis Ford Editorial: Pearson Education, Addison Wesley
o Tema: Teoría de la Relatividad Liga: http://astroverada.com/_/Main/T_spacetime.html
Fecha última revisión: 10 de Enero del 2012
o Tema: Mecánica cuántica
Liga: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/compton/Compton.htm Fecha última revisión: 10 de Enero del 2012
UANL - FIME Física IV
13
IT-7-ACM-04-R03
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
Revista: Muy Interesante Año: 2011
# de revista: 12 Mes: Diciembre
Nombre del artículo: Los avances científicos más destacados del año. Recuento de logros Autor: Sarai J. Rangel
Perfil del docente: Poseer grado académico superior al de licenciatura de una área afín a la ingeniería para impartir las asignaturas de física, así como ser competente en el manejo de las TIC’s y contextos pedagógicos que le permita fomentar ambientes de aprendizaje participativos para contribuir a la formación integral del estudiante. Ficha bibliográfica del profesor: M.E.C. Jorge Enrique Figueroa Martínez es egresado de las carreras de Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones e Ingeniero en Control y Computación por la UANL, y cuenta con las maestrías de: Maestría en Administración con especialidad en Relaciones Industriales y la Maestría en Enseñanza de las Ciencias con Especialidad en Física por la UANL. Actualmente se desempeña como Jefe de Academia de Física Moderna y de la Academia de Principios y Fundamentos de la Instrumentación en la FIME, contando con el reconocimiento de Perfil deseable por el PROMEP, es autor de varios artículos y del libro de Física Moderna publicado por la Editorial Prentice Hall, además de impartir cursos de licenciatura. Dra. Norma Esthela Flores Moreno es egresada de la carrera de Ingeniero en Administración de Sistemas por laa UANL, y cuenta con las maestrías de: Maestría en Administración con especialidad en Relaciones Industriales y la Maestría en Enseñanza de las Ciencias con Especialidad en Física por la UANL, y un Doctorado en Ciencias Pedagógicas por el Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría, en La Habana, Cuba. Actualmente se desempeña como Coordinadora de Educación a Distancia en Educación Continua en la FIME, contando con el reconocimiento de Perfil deseable por el PROMEP, es autora de varios artículos y del libro de Física Moderna publicado por la Editorial Prentice Hall, además de impartir cursos de licenciatura.
UANL - FIME Física IV
14
IT-7-ACM-04-R03
Revisión: 1
VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011
Dr. M.C. Alfonso González Zambrano es egresado de la carrera de Ingeniero Mecánico Electricista, obtuvo la Maestría en Mecánica con especialidad en Diseño Mecánico ambos por la UANL. Actualmente se desempeña como Jefe de Compras de la FIME tiene Perfil deseable por el PROMEP, es autor de varios artículos publicados y además imparte cursos de Licenciatura.
JEFATURA DE ACADEMIA JEFATURA DE DEPARTAMENTO
COORDINACIÓN DE LA DIVISIÓN SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA DE CIENCIAS BÁSICAS