502 - Física
Darrera actualització: 01/06/2010*
Descripció
Es tracta d'una assignatura de Física General. Els continguts es poden dividir en grans blocs temàtics: Electricitat, Òptica, Termodinàmica i Mecànica.Objectius
Els objectius fonamentals de l'assignatura són:1. Adquirir els conceptes i principis bàsics de la Física. S'uniformitzaran els nivells dels alumnes, i s'adquiriran les bases teòriques necessàries per a l'exercici de la professió. Es tindrà cura perquè els estudiants adquiresquen els coneixements necessaris per a abordar amb èxit les assignatures posteriors que hi estiguen relacionades. En el cas de la Ingeneria Tècnica en Disseny Industrial són: Mecànica i Resistència de materials, Sistemes mecànics , Materials (I i II) i Processos.
2. Desenvolupar la capacitat creativa i operativa per a resoldre els problemes que es presenten a l'estudiant mitjançant l'aplicació de les lleis i els conceptes generals apresos en l'assignatura.
3. Adquirir destresa en l'ús de models. Els alumnes han de ser conscients que la Física treballa amb models simplificats de la realitat i han de conèixer les implicacions i limitacions dels models així com els casos en què aquests models perden la seua validesa.
4. Introduir-se en el laboratori. En aquesta assignatura els alumnes mitjançant les classes del laboratori es posaran en contacte amb el mètode científic i adquiriran habilitats bàsiques experimentals.
5. Aconseguir que l'estudiant expresse les idees sobre fenòmens físics de manera clara i apropiada, per mitjà d'esquemes, símbols, gràfics i un vocabulari adequat.
6. Adquirir destreses en l'estimació i en el maneig d'unitats. És molt important que els alumnes es familiaritzen amb els ordres de magnitud i canvis d'unitats. Els estudiants han de ser capaços d'estimar l'ordre de magnitud dels resultats.
Coneixements previs
Coneixements bàsics de matemàtiques i de física a nivell de COU o de 2n curs de batxillerat LOGSE.És recomanable que els estudiants que provenen del batxillerat LOGSE a més de les assignatures de física i de matemàtiques hagen cursat les assignatures de mecànica i electrotècnia.
Metodologia
- Exposició de la teoria involucrada en cada tema.- Resolució de casos pràctics i problemes per part dels estudiants i el professor de l'assignatura. A l'inici de cada semestre es distribuirà un manual amb problemes del qual s'extrauran els problemes que es resoldran en les classes. L'exposició teòrica i els problemes s'intercalaran dins de cada tema.
- Pràctiques de laboratori. El treball en el laboratori de pràctiques es porta a terme en grups de dues persones que elaboren conjuntament una memòria de cada pràctica. Al principi de curs es distribuirà el manual amb les pràctiques de laboratori a realitzar pels estudiants.
Avaluació
Teoria i problemes Es realitzarà un examen escrit al final de cada semestre. Cada examen constarà d'una part de teoria (Normalment 5 qüestions d'aplicació ràpida de conceptes encara que no es descarta la possibilitat d'alguna qüestió purament teòrica) i d'una altra part de problemes (normalment dos problemes), que es realitzaran per separat el mateix dia. Cada part contribueix en un 50% en la nota de l'examen.*Pràctiques del laboratori*: La nota d'aquesta part de l'assignatura es fonamentarà en la qualificació de les memòries de les pràctiques realitzades pels alumnes. Les sessions pràctiques consistiran en 5 sessions de 3 hores cada una.
*Qualificació final*: La nota de teoria i problemes (TP) contribuirà en un 85% i la nota de pràctiques en un 15% (L) en la nota final.
S'aplicarà : **NOTA** = 0.85 nota de l'examen +0.15 nota de pràctiques.
És necessari aprovar les pràctiques del laboratori per a poder aprovar l'assignatura.
Temari de teoria
Cinemàtica de la partícula1.1 Sistemes de referència
1.2 Vectors posició, velocitat i acceleració
1.3 Components intrínsecs de l'acceleració
1.4 El moviment rectilini
1.5 El moviment parabòlic (llançament de projectils en la proximitat de la superfície terrestre)
1.6 El moviment circular
1.7 Tractament vectorial del moviment circular
1.8 El moviment oscil·latori harmònic simple
1.9 Sistemes de referència en moviment relatiu
1.10 Sistemes lligats
Dinàmica de la partícula
2.1 Introducció
2.2 Quantitat de moviment. Principi de conservació de la quantitat de moviment.
2.3 Impuls mecànic
2.4 Lleis de Newton de la mecànica
2.5 Forces en la naturalesa
2.6 Forces de contacte entre sòlids. Força normal i força de fregament.
2.7 Forces d'arrossegament
2.8 Dinàmica de cordes i corrioles
2.9 Força de restitució elàstica. Oscil·lacions amortides i oscil·lacions forçades.
2.10 Força centrípeta
2.11 Dinàmica del pèndol simple. Període d'oscil·lació.
2.12 Forces en sistemes no inercials
2.13 Moment angular d'una partícula. Principi de conservació d'aquest. Concepte de moment d'una força (torque, parell)
Dinàmica del sòlid rígid
3.1 Sistema de partícules puntuals
3.2 Forces interiors i exteriors en un sistema de partícules: sistemes oberts i sistemes tancats.
3.3 Quantitat de moviment d'un sistema de partícules.
3.4 Principi de conservació de la quantitat de moviment en sistemes tancats.
3.5 Centre de masses d'un sistema de partícules: posició, velocitat i acceleració del CM.
3.6 Moment angular d'un sistema de partícules
3.7 Principi de conservació del moment angular en sistemes tancats
3.8 Concepte de sòlid rígid
3.9 Moment angular d'un sòlid rígid respecte a un eix: moment d'inèrcia
3.10 Càlcul de moments d'inèrcia
3.11 Ràdio de gir
3.12 Teorema de Steiner (''eixos paral·lels'')
3.13 Equació fonamental de la dinàmica de rotació
3.14 Dinàmica del pèndol físic. Període d'oscil·lació d'un sòlid rígid.
3.15 Conservació del moment angular en sòlids deformables
Treball i energia
4.1 Concepte de treball físic
4.2 Potència
4.3 Treball i energia cinètica de translació
4.4 Energia cinètica total d'un sistema de partícules
4.5 Energia cinètica de rotació d'un sòlid rígid. Energia cinètica total (translació + rotació) d'un sòlid.
4.6 Treball de rotació i energia cinètica de rotació
4.7 Concepte de força conservativa. Exemples de forces conservatives i de forces no conservatives.
4.8 Energia potencial associada a forces conservatives: dos casos particulars: 4.9 gravitació i restitució elàstica.
4.10 Relació entre força i energia potencial: concepte de gradient. Nova condició de força conservativa.
4.11 Energia mecànica en camps conservatius: teorema de conservació d?aquesta.
4.12 Conservació de l'energia en camps no conservatius
4.13 Xocs i explosions. Magnituds conservades i no conservades. Coeficient de restitució.
Estàtica
5.1 Condicions d'equilibri
5.2 Equivalència entre sistemes de forces
6. Fluids.
6.1 Introducció.
6.2 Principis de Pascal i Arquimedes.
6.3 Tensió superficial. Capil·laritat.
6.4 Despesa i equació de continuïtat.
6.5 Equació de Bernoulli.
6.6 Fluids viscosos. Règims laminar i turbulent.
Electrostàtica i corrent continu
7.1 Càrrega elèctrica i la seua conservació.
7.2 Conductors i aïllants.
7.3 Llei de Coulomb.
7.4 Camp elèctric. Principi de superposició.
7.5 Potencial electrostàtic i diferència de potencial.
7.6 Corrent elèctric i intensitat de corrent.
7.7 Resistència i llei d'Ohm.
7.8 Potència elèctrica. Llei de Joule.
7.9 Força electromotriu.
7.10 Circuits elèctrics.
7.11 Regles de Kirchhoff.
7.12 Associació de resistències. Resistència equivalent.
7.13 El mètode dels corrents de malla. Càlcul de resistències equivalents.
7.14 Teorema de Thèvenin.
7.15 Voltímetres i amperímetres.
7.16 Introducció al corrent altern.
Propietats bàsiques de la llum
8.1 Introducció.
8.2 Velocitat de propagació.
8.3 Principi de Huygens.
8.4 Reflexió i refracció.
8.5 Prismes. Dispersió de la llum.
Òptica geomètrica i instruments òptics
9.1. Espills plans.
9.2 Espills esfèrics
9.3 Imatges formades per refracció. Lents primes.
9.4 L'ull humà.
9.5 Instruments òptics.
Temperatura.
10.1 Concepte de temperatura. Escales de temperatura.
10.2 Dilatació tèrmica.
10.3 Llei dels gasos ideals.
Calor i termodinàmica
11.1 Concepte de calor.
11.2 Capacitat tèrmica i calor específica.
11.3 Canvis de fase i calor latent.
11.4 Transferència d'energia tèrmica.
11.5 Calor i treball. Primer principi de la termodinàmica.
11.6 Energia utilitzable.
11.7 Màquines i motors tèrmics.
11.8 Refrigeradors.
Temari de pràctiques
1.-Teoria d'errors2.-Llei de Hooke
3.-Pla inclinat
4.-Calorimetria
5.-Polímetres
Bibliografia
*Teoria*1.- Física universitaria, F. W. Sears, M. W. Zemansky, H. D. Young and R. A. Freedman, 9 Edición, Addison-Wesley Longman, 1998.
2.- Física, D. Hallyday y R. Resnick, 4 Edición, México DF Continental, 1996.
3.- P.A. Tipler, Física, 4 Edición, Reverté, 1999.
4- R.A. Serway, Física, 4 Edición MacGraw-Hill, 1996.
5- W.E: Gettys, F.J. Keller y M.J. Skove, Física Clásica y Moderna, MacGraw-Hill, 1991.
6- A. Bedford y W. Fowler, Mecánica para Ingeniería, Addison-Wesley, 1996.*
7- F.P. Beer y E.R. Johnston, Mecánica Vectorial para Ingenieros, 6 Edición, MacGraw-Hill, 1998.*
8- M. Alonso y E. J. Finn, Física, Addison-Wesley, 1995.**
9- D.E. Roller y L. Blum, Física, Reverté, 1986.**
10- D.G. Giancoli, Física, principios con aplicaciones, 4 Edición, Prentice Hall, 1997.***
(*) Bloc de mecànica.
(**) Nivell més elevat.
(***) Nivell matemàtic inferior.
*Problemes*
1.- F.A. González. La Física en Problemas, Tébar Flores, 1981.
2.- E. Arribas, J. Bisquert y S. Mafé. 111 Cuestiones de Física. Ed. Tebar Flores, 1989.
3.- J.A. Edminister. Circuitos Eléctricos. Ed. McGraw-Hill. Madrid, 1991.****
4.- J. O'Malley. Análisis de Circuitos Básicos. Ed. McGraw-Hill. Mexico, 1987.****
(****) Problemes per a corrent continu
*Laboratori*
1. G. Garcia-Belmonte, J. Bisquert, M. J. Hernández, S. Bal.le, Ll. Mañosa, Introducció a l'experimentació, Publicacions de la Universitat Jaume I, 1999