syllabus-física iii 2012 - Ciencias Exactas – ESPE

VICERRECTORADO ACADÉMICO
Unidad de Desarrollo Educativo
1.
DATOS INFORMATIVOS
ASIGNATURA:
FISICA III
CÓDIGO:
DEPARTAMENTO:
CIENCIAS EXACTAS
CARRERAS:
DOCENTE:
ING. PEDRO MERCHÁN
FÍS. MIGUEL CHÁVEZ
NRC:
10012
NIVEL:
TERCERO
CRÉDITOS:
6
ÁREA DEL CONOCIMIENTO:
FISICA
MECANICA
PERÍODO ACADÉMICO:
MARZO 2012 –AGOSTO 2012
FECHA ELABORACIÓN:
10/FEB./2012
SESIONES/SEMANA:
TEÓRICAS: LABORATORIOS:
1H
5H
EJE DE
FORMACIÓN:
PROFESIONAL
PRE-REQUISITOS: FISICA II [10006]
CO-REQUISITOS: ANÁLISIS MATEMÁTICO II [CÓDIGO]
DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA:
Esta asignatura utiliza los principios y leyes físicas de dos teorías del siglo XX: teoría de la relatividad y la mecánica
cuántica, donde se intensifica el uso del cálculo para la solución de los fenómenos encontrados en el ámbito de lo
más pequeño y en el de las velocidades cercanas a la velocidad de la Luz. La característica de esta asignatura,
hace imposible la realización de experimentos tangibles, sus resultados son a partir de modelos matemáticos.
UNIDADES DE COMPETENCIAS A LOGRAR:
GENÉRICA
Interpreta y procesa información científica técnica relacionada de la profesión y relacionada con la profesión y de
proyección general para resuelve problemas de la realidad aplicando métodos de la investigación, métodos para la
vida.
ESPECÍFICA
Aplica los conceptos y leyes fundamentales de las ciencias básicas, mediante la utilización de técnicas y procedimientos que
permitan explicar los fenómenos naturales, observando normas de conservación y respeto al medio ambiente.
ELEMENTO DE COMPETENCIA:
Aplica los conceptos fundamentales de la Física Moderna en la resolución de problemas que permitan explicar el
comportamiento de cuerpos que se mueven a grandes velocidades así como a los sistemas atómicos moleculares con eficiencia
y responsabilidad
RESULTADO FINAL DEL APRENDIZAJE:
Comprobación de leyes físicas, portafolio de ejercicios
CONTRIBUCIÓN DE LA ASIGNATURA A LA FORMACIÓN PROFESIONAL:
Esta asignatura corresponde a la primera etapa del eje de formación profesional, proporciona al futuro profesional
las bases conceptuales de leyes y principios de las de la física cuántica y su aplicación a la nanotecnología en sus
múltiples fases.
1
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Unidad de Desarrollo Educativo
SISTEMA DE CONTENIDOS Y PRODUCTOS DEL APRENDIZAJE POR UNIDADES DE ESTUDIO
2.
UNIDADES DE ESTUDIO Y SUS CONTENIDOS
No.
EVIDENCIA DEL APRENDIZAJE Y SISTEMA
DE TAREAS
Producto de unidad:
Unidad 1:
Problemas sobre contracción de longitud,
dilatación del tiempo y energías relativistas.
TEORÍA DE LA RELATIVIDAD.
y
Tarea principal 1:
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
Resolución de ejercicios básicos relacionados a los
temas planteados.
Teoría especial de la relatividad
Invariabilidad de las leyes físicas,
Relatividad de la simultaneidad,
Relatividad de los intervalos de tiempo,
Relatividad de la longitud,
Transformaciones de Lorentz,
Cantidad de movimiento relativista,
Trabajo y energía relativistas,
Mecánica newtoniana y relatividad.
Tarea principal 2:
Investigación de nociones tales como las
contracciones del tiempo, las longitudes y la
dilatación del tiempo, asimilación de nuevos
conceptos matemáticos que conducen a las nuevas
geometrías que rigen en estos casos.
Producto de unidad:
Unidad 2:
Problemas de la hipótesis de De Broglie
Comprobar experimentalmente la difracción de los
electrones a través de la Hipótesis de De Broglie.
FOTONES ELECTRONES Y ÁTOMOS
Contenidos de estudios:
Tarea principal 1:
2
2.1 La luz y su interacción con la materia,
2.2 La naturaleza estructural del átomo,
2.3 Las partículas elementales y su rol como componentes de
la materia,
2.4 modelos atómicos de Bohr y Thompson,
2.5 El espectro electromagnético,
2.6 Dualidad onda-partícula,
2.7 La hipótesis de De Broglie,
2.8 Probabilidad e incertidumbre,
2.9 Funciones de onda y la Ecuación de Schrödinger,
2.10 Significado de la función de onda.
2.11 Semejanzas y diferencias entre mecánica clásica y
mecánica cuántica.
Resolución de ejercicios básicos relacionados a los
temas planteados.
Tarea principal 2:
Investigación sobre el principio de incertidumbre de
Heisenberg y sus implicaciones en los fenómenos de
la vida diaria.
Tarea principal 3:
Investigación de las aplicaciones de la dualidad
onda-partícula.
Producto de unidad:
Unidad: 3
3
Comprobar experimentalmente la existencia de una
serie de niveles estacionarios de energía en los
átomos a través del experimento de Franck- Hertz.
Portafolio de ejercicios relacionados al tema
MECÁNICA CUÁNTICA
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3.1 La Ecuación de Schrödinger y su descripción de los sistemas
cuánticos,
3.2 Pozos de potencial,
3.3 Transiciones entre estados energéticos,
3.4 Cuantización del momento angular y de la energía en el átomo
de hidrógeno,
3.5 Funciones de onda del átomo de hidrógeno,
3.6 Spin electrónico,
3.7 Átomos con muchos electrones y estados fundamentales de los
átomos: la tabla periódica.
3.8 Efecto Zeeman.
3.9 Espectros de los rayos X.
Tarea principal 1:
Resolución de ejercicios básicos relacionados a los
temas planteados.
Tarea principal 2:
Investigación sobre las órbitas electrónicas y sus
formas en el átomo de hidrógeno.
Tarea principal 3:
Investigación de las aplicaciones de los rayos X
como herramienta para el análisis de estructuras
cristalinas.
3.
RESULTADOS Y CONTRIBUCIONES A LAS COMPETENCIAS PROFESIONALES:
LOGRO O
RESULTADOS DE APRENDIZAJE
A. Aplicar
Conocimientos
matemáticas, ciencia e ingeniería.
NIVELES DE LOGRO
A
Alta
en
B. Diseñar,
conducir
experimentos,
analizar e interpretar datos.
C. Diseñar sistemas, componentes o
procesos bajo restricciones realistas.
D. Trabajar
como
un
equipo
multidisciplinario.
E. Identificar,
formular
y
resolver
problemas de ingeniería.
F. Comprender la responsabilidad ética y
profesional.
G. Comunicarse efectivamente.
B
Media
C
Baja
El estudiante debe
X
Resuelve ecuaciones diferenciales de primero y
segundo orden, aplicados a circuitos eléctricos pasivos y
activos.
Diseña acoples para redes eléctricas activas, los simula
en el ordenador y construye su prototipo en baquelita.
X
Modela redes eléctricas en el dominio del tiempo y
frecuencia, de acuerdo a requerimientos técnicos dados.
X
Resuelve problemas de redes eléctricas en el dominio
del tiempo y la frecuencia.
X
X
Expone oralmente temas de investigación asignados y
presenta informes escritos de acuerdo al formato
establecido.
H. Entender el impacto de la ingeniería
en el contexto medioambiental,
económico y global.
I. Comprometerse con el aprendizaje
continuo.
J. Conocer temas contemporáneos.
K. Usar
técnicas,
habilidades
herramientas
prácticas
para
ingeniería.
y
la
Emplea Matlab y simuladores de circuitos eléctricos
para la solución de redes eléctricas y las implementa en
protoboard y PCB.
X
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4.
FORMAS Y PONDERACIÓN DE LA EVALUACIÓN
TÉCNICAS E INSTRUMENTOS
1er Parcial
2do Parcial
3er Parcial
Lecciones
2
2
2
Laboratorios/informes
4
4
4
6
6
6
8
8
8
20
20
20
Tareas
Investigación
Producto de unidad
Defensa del Resultado final del
aprendizaje y documento
Pruebas
Evaluación conjunta
Total:
5.
PROYECCIÓN
ASIGNATURA
METODOLÓGICA
Y
ORGANIZATIVA
PARA
EL
DESARROLLO
DE
LA
Se emplearán variados métodos de enseñanza para generar un aprendizaje de constante actividad, para lo que se propone la
siguiente estructura:


Se diagnosticará conocimientos y habilidades adquiridas al iniciar el periodo académico.
Con la ayuda del diagnóstico se indagará lo que conoce el estudiante, como lo relaciona, que puede hacer con la ayuda de
otros, qué puede hacer solo, qué ha logrado y qué le falta para alcanzar su aprendizaje significativo.
 A través de preguntas y participación de los estudiantes el docente recuerda los requisitos de aprendizaje previos que
permite al docente conocer cuál es la línea de base a partir del cual incorporará nuevos elementos de competencia, en caso
de encontrar deficiencias enviará tareas para atender los problemas individuales.
 Plantear interrogantes a los estudiantes para que den sus criterios y puedan asimilar la situación problemática.
 Se iniciará con explicaciones orientadoras del contenido de estudio, donde el docente plantea los aspectos más
significativos, los conceptos, leyes y principios y métodos esenciales; y propone la secuencia de trabajo en cada unidad de
estudio.
 Se buscará que el aprendizaje se base en el análisis y solución de problemas; usando información en forma significativa;
favoreciendo la retención; la comprensión; el uso o aplicación de la información, los conceptos, las ideas, los principios y las
habilidades en la resolución de problemas de redes eléctricas.
 Se buscará la resolución de casos para favorecer la realización de procesos de pensamiento complejo, tales como: análisis,
razonamientos, argumentaciones, revisiones y profundización de diversos temas.
 Se realizan prácticas de laboratorio para desarrollar las habilidades proyectadas en función de las competenciasy el uso de
simuladores de redes eléctricas pasivas y activas.
 Se realizan ejercicios orientados a la carrera y otros propios del campo de estudio.
 La evaluación cumplirá con las tres fases: diagnóstica, formativa y sumativa, valorando el desarrollo del estudiante en cada
tarea y en especial en las evidencias del aprendizaje de cada unidad;
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El empleo de las TIC en los procesos de aprendizaje:

Para optimizar el proceso de enseñanza-aprendizaje, se utilizará el laboratorio con el siguiente hardware: elementos
eléctricos pasivos y activos, multímetros, generador de señales, osciloscopios, frecuencímetros, complementados con:
computador y proyector multimedia.

Las TIC, tecnologías de la información y la comunicación, se las emplearán para realizar las simulaciones de los temas
tratados en el aula y presentaciones.

Se utilizarán los siguientes simuladores: WorkBench, Multisim, Proteus, Matlab.

Además, los estudiantes deben tener las competencias para resolver: sistemas de ecuaciones, ecuaciones diferenciales de
primero y segundo grado, y Transformadas de Laplace; utilizando calculadoras científicas o sin ellas.
5
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6.
DISTRIBUCIÓN DEL TIEMPO:
7.
TOTAL
HORAS
CONFERENCIAS
ORIENTADORAS
DEL CONTENIDO
CLASES
PRÁCTICAS
(Talleres)
LABORATORIOS
CLASES
DEBATES
CLASES
EVALUACIÓN
Trabajo autónomo
del estudiante
96
30
20
32
8
6
96
TEXTO GUÍA DE LA ASIGNATURA
1.
8.
TITULO
AUTOR
EDICIÓN
AÑO
IDIOMA
Circuitos Eléctricos, sexta edición
Dorf-Svoboda
SEXTA
2006
Español
EDICIÓN
AÑO
IDIOMA
SEXTA
QUINTA
2006
2001
Español
Español
Alfaomega
Prentice–Hall
Charles Alexander
Sadiku Matthew
EdministerJhosep
NilssonJames W.
Vorperian, Vatche
TERCERA
2006
Español
McGraw-Hill
TERCERA
SÉPTIMA
FOURTH
2002
2006
2004
Español
Español
Inglés
Nahvi Mahmood
FOURTH
2006
Inglés
Schaum
Prentice –Hall
Cambridge University
Press
McGraw-Hill
Alfaomega
BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA
TITULO
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
EDITORIAL
Circuitos Eléctricos
Análisis Básico de Circuitos en
Ingeniería
Fundamentos DE Circuitos Eléctricos,
Circuitos Eléctricos,
Circuitos Eléctricos,
Fast Analytical Techniques for
Electrical and Electronic
Theory and Problems of Electric
Circuits,
AUTOR
Dorf-Svoboda
Irwin David
EDITORIAL
LECTURAS PRINCIPALES QUE SE ORIENTAN REALIZAR
LIBROS – REVISTAS – SITIOS WEB
Manual de Mathlab/Simulink
Manual de Multisim/Proteus
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/20
01603/index.html
Circuitos Eléctricos II.EPN
http://site.ebrary.com/lib/espe
TEMÁTICA DE LA LECTURA
Resolución de ecuaciones que modelan
circuitos eléctricos en Matlab.
Simulación de circuitos eléctricos
Frecuencia Compleja
Respuesta en frecuencia
Diagramas de BODE
Filtros Pasivos
Redes de 2 Puertos
Lugares geométricos
Temas relacionados a lugares
geométricos
6
PÁGINAS Y OTROS
DETALLES
Todo el documento
Todo el documento
Circuito Eléctricos II
Capítulo 2
Circuitos eléctricos