Plan de estudios Calor-Ondas 2017 30 PDF

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Apuentes fisica calor ondas de Movimiento armonico simple...

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FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA – UNIVERSIDAD DEL NORTE

1. Identificación del curso División Departamento Nombre del curso Código del curso Nivel del curso Requisitos Co – requisitos Número de créditos del curso No. de horas teóricas por semanas No. de horas prácticas por semanas No. de horas por semana de trabajo independiente del estudiante Número de semanas Nombre de el(los) docente(s)

Ciencias Básicas Física Física Calor Ondas FIS 1043 Pregrado Fis 1023 NO 4 3 2

Ubicación de el(los) docente( s) (es) (Oficina, e-mail)

10 16 Álvaro González, Alfredo Lora, Milton Manotas, Tomás Rada, Erick Tuiran. Departamento de Física. Oficinas Bloque L6, segundo piso.

Horario de atención

Acordado con el profesor de la clase magistral

2. Descripción de la asignatura Este es un curso teórico–experimental de nivel básico que se desarrolla en dos partes. La primera parte comprende el estudio de los fluidos, las oscilaciones y las ondas mecánicas. La segunda parte comprende el estudio de la temperatura, el calor y las leyes de la termodinámica. En cada unidad se incluyen talleres sobre resolución de problemas, experimentos demostrativos realizados por el profesor, y experimentos realizados por los estudiantes en forma grupal. 3. Justificación La presencia de esta asignatura en el plan de estudio de todos los programas de ingeniería se justifica porque contribuye la formación de competencias básicas: cognitivas, procedimentales y actitudinales que los alumnos requieren para la comprensión de algunas asignaturas del área profesional; competencias de tipo personal relacionadas con la ética, y competencias de tipo interpersonal relacionadas con la comunicación y el trabajo en equipo. 4. Competencia a desarrollar Competencia básica Institucional

1

FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA – UNIVERSIDAD DEL NORTE

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Desarrollar la capacidad para la síntesis, el análisis y la abstracción, de tal manera que permita reunir, organizar, relacionar y utilizar la información en el proceso de construcción de futuros aprendizajes. 5. Objetivo general del curso Este curso se orientará a: Desarrollar en el/la futuro/a ingeniero la capacidad para comprender los fenómenos ondulatorios y térmicos que tendrá que manejar durante su formación avanzada y su posterior ejercicio profesional. Así mismo, a través de la realización de experimentos físicos, el estudiante debe comprender el papel fundamental de la experimentación en la generación y consolidación de conocimientos, así como la relación entre teoría y práctica. 6. Resultados de aprendizaje Al finalizar el curso, los estudiantes deben estar en capacidad de: Dimensión de la competencia Conocimientos (saber conocer)



Habilidades (saber hacer)



  

Actitudes (saber ser)





Resultado de aprendizaje Interpretar los conceptos y las leyes involucradas con los fluidos, las oscilaciones, las ondas y los fenómenos térmicos. Aplicar la temática tratada mediante las discusiones de preguntas y la resolución de problemas de incidencia en la ingeniería. Analizar situaciones físicas problemáticas, teniendo en cuenta el siguiente esquema: Análisis físico, análisis grafico, análisis dimensional, tratamiento matemático. Adquirir a través del laboratorio entrenamiento en hacer mediciones, registrar datos, organizarlos y analizarlos, elaborar informes técnicos. Demostrar las actitudes personales de cooperación, perseverancia y responsabilidad durante el desarrollo de las actividades programadas. Tomar conciencia de que la ciencia moderna supone rigor intelectual y reflexión.

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7. Programación del curso Los temas a desarrollar del texto guía “Física Universitaria” (Sears-Zemansky, Vol. 1. 13da Ed.) deben ser estudiados ANTES de la clase magistral correspondiente. Sem

Lectur a

Fechas

Temas

Sección complementaria

Preguntas

Ejercicios y Problemas

UNIDAD I. FLUIDOS Y OSCILACIONES

1

2

3

4

5

12.1 a 12.3

Julio 24-29

Julio Agosto 5

31

Agosto 7-12 Festivos Lun 7

Agosto 14-19

Agosto 21-26 Festivos Lun 21

12.4 a 12.5

14.1 a 14.4

14.5 a 14.8

Introducción al Curso. Objetivos y Metodología. Densidad y presión en un fluido. Flotación. Dinámica de fluidos. Ecuación de continuidad. Ecuación de Bernoulli.

Taller de ejercicios: Mecánica de Fluidos. Exp. Demostrativos: Buzo Cartesiano. Laboratorio 1: Principio de Arquímedes. Exp. Demostrativos: Bola flotante.

12.1,12.5, 12.7, 12.9, 12.14, 12.17,

12.1,12.7,12.9,12.10 , 12.11,12.12, 12.17, 12.20, 12.21,12.30,

12.19, 12.20, 12.27, 12.28

12.31, 12.32, 12.34, 12.36, 12.41, 12.43, 12.47.

Movimiento armónico simple (M.A.S). Energía cinética y potencial en el M.A.S. Aplicaciones.

Laboratorio 2: Movimiento Armónico Simple.

14.1,14.4, 14.5,

Péndulo Simple. Péndulo Físico. Preparación parcial

Taller de ejercicios: Oscilaciones. Preparación parcial

14.6,14.19, 14.20

Exp. Demostrativos Cubeta de onda: Slinky, Descripción del mov.Ondulatorio. Descripción mat. de una onda Rapidez de una onda.

15.1, 15.7, 15.9,

PRIMER EXAMEN PARCIAL 15% (Capítulos 12 y 14)

Quiz Virtual de Estática de Fluidos. 14.2,14.3,14.4, 14.6, 14.11, 14.16,14.17, 14,19, 14.21, 14.26, 14.30, 14.32, 14.37 Quiz Virtual de Dinámica de Fluidos. 14.60,14.40, 14.42, 14.69,14.72, 14.73,14.83, 14.86 Quiz Virtual de Oscilaciones. 15.11, 15.14, 15.18, 15.32, 15.34, 15.35,

UNIDAD II. ONDAS MECANICAS

6

7

8

Agosto 28Sept 02

Sept 4 - 9

Sept 11 - 16

15.4 a 15.8

16.1 a 16.4

Energía del mov. ondulatorio. Superposición e interferencia de ondas. Ondas estacionarias en cuerdas. Ondas sonoras. Rapidez de las ondas sonoras. Intensidad del sonido. Ondas estacionarias y modos normales. Preparación parcial.

Laboratorio 3: Ondas estacionarias en una cuerda tensa. Modos normales.

15.10,15.12,15.14 15.15, 15.19,15.21

15.36, 15.41, 15.44, 15.48, 15.52, 15.62, 15.66, 15.72, 15.74, 15.75

Laboratorio 4: Ondas estacionarias en una columna de aire. Taller: Ondas mecánicas y sonoras. Preparación parcial.

15.10,15.12,15.14 15.15, 15.19,15.21

15.36, 15.41, 15.44, 15.48, 15.52, 15.62, 15.66, 15.72, 15.74, 15.75 16.1,16.4,16.8,16.12 , 16.15, 16.21, 16.60, 16.64, 16.29,

16.2,16.3,16.8,16. 9

FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA – UNIVERSIDAD DEL NORTE

4

UNIDAD III. CALOR Y TEMPERATURA

9

Sept 18 - 23

SEGUNDO EXAMEN PARCIAL 30% (Capítulos 12, 14, 15 y 16)

Sept 25 - 30

10

11

12

13

14

Oct. 2 – 7

Oct 9 – 11 Receso Universitario . Oct 12, 13 y 14 Oct 11: Límite 40% Oct 16-21 Festivos Lun 16

Oct 23 -28 25 Oct límite retiros por web

17.3 a 17.7

18.1 a 18.3

TERCER EXAMEN PARCIAL 30% (Capítulos 17, 18)

18.4 y 19.619.8

15 Oct 30 Nov 4

16

Nov 7 -16 Festivo Lunes 6

Cantidad de Calor. Calorimetría y cambios de fase. Mecanismos de transferencia de calor Ecuación de estado. Propiedades moleculares de la materia. Teoría Cinética de Gases. Procesos termodinámicos, trayectorias, trabajo, energía interna, Preparación parcial.

20.1 a 20.5

20.3 a 20.7

Temperatura. Escalas de temperatura. Expansión térmica.

16.10,16.11,16.13

Laboratorio 5: Calor especifico de sólidos

17.2,17.3,17.4, 17.5, 17.7,

Laboratorio 6: Calor latente de fusión.

17.9, 17.11, 17.13, 17.14,

17.79, 17.82,17.84, 17.89, 17.52, 17.58, 17.60,

Taller de ejercicios: Calorimetría, cambios de fase, transferencia de calor. Gases Ideales Preparación parcial.

17.15,17.20, 17.26,

17.97, 17.100, 17.102, 17.103,

Experimento Magistral.

18.1, 18.3, 18.10, 18.16, 18.18, 18.21,

16.32, 16.36, 16.40, 16.43, 16.47, 16.49, 16.50, 16.70, 16.75 Quiz Virtual de Ondas. 17.22, 17.77,

Quiz Virtual de Calorimetría y Dilatación

Expo-Física 2017

UNIDAD IV. PRINCIPIOS DE LA TERMODINAMICA 19.2, 19.3. Taller de ejercicios: Primera ley de la Termodinámica.Energía Procesos, 1ra Ley, interna de un gas ideal. capacidades caloríficas, proceCapacidades sos adiabáticos. Caloríficas , Proceso Adiabáticos Experimento Dirección de los 19.6,19.7,19.8, 19.11,19.12, Magistral procesos termodiná19.14,19.19, (Ciclo Otto) micos, Maquinas Taller de ejercicios: térmicas, Eficiencia 19.20, 19.21 Segunda ley de la térmica. Termodinámica, maquinas térmicas Segunda ley de la Taller, Ciclos, 20.1,10.3, 20.5, 20.6, 20.7, 20.9, Termodinámica procesos termodi20.12, 20.13, Máquina de Carnot. námicos, motores, Entropía. Preparación eficiencias, entropía. 20.14, 20,16, final Preparación final

18.8, 18.34,18.33, 18.41, 18.56, 18.57, 18.62, 18.64, 18.69, 18.71,

19.9, 19.16, 19.17, 19.38, 19.40, 19.41,

19.42,19.43, 19.44, 19.45, 19.46, 19.52,19.54, 19.60, 19.61, 19.64, 19.66,19.68

20.10, 20.14, 20.17, 20.18, 20.23, 20.29, 20.35, 20.40, 20.41, 20.43, 20.47, 20.51, 20.55,20.56

EXAMEN FINAL 25 % (Capítulos 17, 18, 19 y 20) Profesores

Correo

Dr. Tomas Rada

[email protected]

Dr. Alfredo Lora

[email protected]

Oficina 2-20 Bloque L6 2-17 Bloque L6

Blog http://www.uninorte.edu.co/web/trada/videosexperimentales

5

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M.Sc. Alvaro Gonzalez

[email protected]

Dr. Milton Manotas

[email protected]

Dr. Erick Tuirán

[email protected]

2-37 Bloque L6 2-27 Bloque L6 2-44 Bloque L6

Página web del curso: http://www.uninorte.edu.co/web/departamento-de-fisica/fisica-calor-ondas 8. Opciones Metodológicas-Actividades de aprendizaje Con la siguiente metodología se pretende alcanzar los objetivos propuestos  El alumno debe leer previamente el tema a manejar por el profesor  Exposición de los temas por parte del profesor, estimulando la participación del estudiante por medio de preguntas-guía y problemas modelos.  Programación de clases prácticas que impliquen discusión y resolución de preguntas y problemas modelos, se hará énfasis en el uso del lenguaje científico apropiado para la descripción de las situaciones.  Asignación de lecturas complementarias (en español o inglés) a través del catalogo web de la asignatura, revisiones bibliográficas y problemas para su estudio o resolución como trabajo fuera de clase, que serán evaluadas en clase mediante quices, foros o mesas redondas o la estrategia que el profesor considere conveniente para la discusión.  Asignación de actividades que serán desarrolladas en grupo, en clase o por fuera de ellas a criterio del profesor y que pueden ser evaluadas con la estrategia que el profesor considere conveniente para la discusión.  Asignación de material complementario (en español o inglés) a través del catálogo WEB de la asignatura, y eventualmente, a criterio del profesor, se podrán desarrollar módulos en AULA VIRTUAL.  Realización de prácticas de laboratorio de carácter demostrativo por parte del profesor que ayuden al estudiante a apropiarse de los conceptos tratados. También, los estudiantes, en grupos de 4, realizarán experiencias en el laboratorio, bajo la supervisión del profesor. Cada grupo rendirá un informe de la respectiva práctica, en la forma que exija su profesor. 9. Evaluación Tres exámenes parciales, el examen final, quices (a criterio de cada profesor), controles de trabajos y tareas. Cada parcial se hará sobre un determinado material, que también incluye los temas relativos a las experiencias e informes de laboratorio realizados en el período que se desarrolló con dicho material. Los exámenes parciales y finales se efectuarán con técnicas de desarrollo y test. Los controles de trabajos y tareas serán evaluadas en los exámenes parciales a criterio de cada profesor. Los informes de laboratorio tendrán un peso no superior al 30% dentro de cada nota parcial.

Evidencia de

Periodo de la evaluación

Temas

Ponderación

6

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aprendizaje

de evaluación

Primer parcial

Quinta semana de clases Agosto 21-26

Segundo parcial

Novena semana de clases Septiembre 18 - 23

Tercer Parcial

Examen final

Quices virtuales, Informes de laboratorio, Talleres

Decimo tercera semana de clases Octubre 16 - 21 El examen final se llevará a cabo en la fecha, hora y sitio determinado por la Universidad Noviembre 14 - 22

UNIDAD I. FLUIDOS Y OSCILACIONES UNIDAD II. ONDAS MECANICAS (Acumulativo con la unidad I) UNIDAD III. CALOR Y TEMPERATURA (Acumulativo con la unidad I) UNIDAD IV. PRINCIPIOS DE LA TERMODINAMICA

15%

30%

30%

25%

Se realizaran aprox. 5 quices virtuales en fines de semana hasta antes de la fecha de retiro. Los talleres, quices e informes para cada corte sumarán el 30% de la nota del corte (y 70% el parcial). Para el corte final la distribución será 20% (Quices trabajos) - 80% Examen.

10. Bibliografía TEXTO GUIA Sears, F.; Zemansky, M.; Young, H.; Freedman, R. Física Universitaria, Vol. 1. Edición 13. México, Addison Wesley Longman, , 2013. 686p, ISBN: 978-607-32-2124-5 1. Lobo, Castro, Miranda, Mendoza, Rada, Tuiran, Gonzalez-García. Manual de laboratorio de física calor ondas. Ediciones Uninorte. ISBN 978-958-741-080-8 Bibliografía complementaria 1. Serway, R.; Beichner, R. Física para estudiantes de ciencias e ingeniería. Vol. 1. 5 ª edición. México: McGraw-Hill, 2000. ISBN: 0-03-020968-4. 2. Halliday, Resnick, Krane. Física. 5a. ed . México: CECSA. 2002, 566 p, ISBN 970-240257-3...