Download Calor y Ondas - Universidad del Magdalena

Universidad del Magdalena
Vicerrectoria de Docencia
Microdiseño Calor y Ondas
1 Ficha de Identificación
1.1
Código y Nombre del Curso
Calor y Ondas
1.2
Unidad Académica Responsable del Curso
PROGRAMA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA
1.3
Ubicación curricular
Componente Curricular
Pre-Requisitos
FISICA
1.4
1.5
Co-Requisitos
CÁLCULO INTEGRAL
N/A
Créditos Académicos
Créditos
HAD
HTI
Proporción HAD:HTI
4
4
8
1:2
Descripción resumida del curso
Este curso esta diseñado para que sea impartido a estudiantes de ingeniería que tengan nociones de cálculo
diferencial e integral y que hallan cursado la asignatura Física I. Parte del tiempo planeado se utilizará para
desarrollar clases magistrales, tiempo durante el cual el objetivo principal es proporcionar a los estudiantes una
presentación clara y lógica de los conceptos y principios básicos de la física, y de esta manera, orientarlos para
que desarrollen los hábitos de razonamiento lógico que se necesitan para comprender la física. Durante este
tiempo también se presentaran una amplia gama de interesantes aplicaciones en el mundo real, para reforzar la
comprensión de los conceptos y principios. La otra parte del tiempo será para que el estudiante estudie y
complemente por si solo los temas planteados, con el objetivo de que el futuro ingeniero aprenda a educarse de
manera autónoma, y que al final de su carrera, su capacidad, su rendimiento y comportamiento personal
responda crítica y constructivamente al acelerado progreso de la ciencia y la tecnología, y al cambio
permanente de una sociedad en vía de desarrollo.
1.6
Elaboración, Revisión y Aprobación
Elaboró
Revisó
Aprobó
2 Justificación
Página 1 de 7
Vicerrectoría de Docencia
Microdiseño Calor y Ondas
La formación Integral de un ingeniero requiere del conocimiento básico en la física de los Fluidos, Ondas y la
Termodinámica que le permitan acceder al desarrollo científico. Esta formación le facilitará la apropiación
práctica en los avances tecnológicos generados por los resultados en las actuales investigaciones en los
procesos y Fenómenos Térmicos, Elásticos, Hidráulicos y Aleatorios presentes en la naturaleza.
El desarrollo de la Mecánica de los Fluidos y de la Termodinámica en las últimas décadas y en general de los
sistemas complejos se ha caracterizado por la creación de métodos eficaces de cálculo por medio del
computador, dando la posibilidad de resolver problemas complicados y tediosos en estas áreas del
conocimiento.
Ahora bien, el gran problema Energético mundial hacen necesario acciones que permitan apropiarse de una
manera profunda de los conocimientos científicos y tecnológicos en áreas vinculadas con la termodinámica,
mecánica de los materiales, mecánica de los fluidos y mecánica estadística, permitiendo así la creación de
opciones tecnológicas locales y globales propias.
En estos profundos cambios, la primera y urgente necesidad que ha surgido, es la de poder ofrecer una
temática que llene todos lo requisitos incluyendo las aplicaciones de la ciencia física, lo cual le van a permitir al
educando comprender no solo los fenómenos naturales sino también el desarrollo de esta ciencia y su
aplicación a las ingenierías, desarrollo que se ha venido dando a través de muchas décadas, además que logra
estimular el interés del alumno y se le facilite el trabajo de los temas mediante una exposición clara teniendo en
cuenta el ámbito teórico-experimental de esta ciencia.
Con este curso se intenta preparar personas capaces de enfrentarse a los nuevos problemas por venir, en lugar
de individuos atiborrados de conocimientos, pero carentes de criterio y sin el hábito de razonar. Esa es
precisamente una razón para que en la programación se incluyan las consultas y el estudio de temas de
manera autónoma.
3 Competencias a Desarrollar
3.1
Competencias Genéricas
Declarativo o Conceptual
Capacidad de definir planteamientos problémicos
para realizar cálculos que solucionen casos simples de ingeniería
Procedimental
Aplicar técnica de análisis apropiada para resolver problemas
Tomar datos de comportamientos de sistemas físicos
Esquemático
Argumentar resultados
Plantear modelos matemáticos coherentes y funcionales
Trazar esquemas de leyes físicas aplicadas a sistemas reales.
Estratégico
Proponer alternativas de solución basadas en teorías
Resolver problemas novedosos
3.2
Competencias Específicas
Identificar, analizar y comprobar fenómenos físicos.
4 Contenido y Estimación de Créditos Académicos
Unidades Temáticas
N
Nombre
Temas
N
Nombre
HAD
T
P
Tiempos
HTI
T
P
Total
Página 2 de 7
Vicerrectoría de Docencia
Microdiseño Calor y Ondas
N
1
Unidades Temáticas
Nombre
I
MECÁNICA DE SÓLIDOS Y DE
FLUIDOS
LABORATORIOS
N
Temas
Nombre
1,1
1,2
1,3
Densidad
Tensión y Deformación
Presión en un Fluido
0,50
Flotación y Principio de
Arquímedes
Tensión Superficial y
Capilaridad
Fluidos en Movimiento y
Ecuación de Bernoulli
Flujo Viscoso
Problemas de Aplicación
Densidad
Principio de Arquímides
Tensión Superficial
Bombas-Viscosidad
Movimiento Armónico
Simple: Masa Unida a un
Muelle
Movimiento Armónico
Simple y Movimiento
Circular
0,50
0,50
2,4
2,5
Energía en el Movimiento
Armónico Simple
Objeto Colgado de un
Muelle Vertical
Péndulos
2,6
2,7
Movimiento General en las
Proximidades del Equilibrio
Oscilaciones Amortiguadas
1,00
2,8
2,9
2,1
2,2
3,1
3,2
3,3
Oscilaciones Forzadas y
Resonancia
Problemas de Aplicación
M.A.S. Péndulo
Sistema Masa-Resorte
Pulso de Onda
Velocidad de Ondas
Ondas Armónicas
1,00
3,4
Energía Transmitida por las
Ondas
0,75
3,5
3,6
Superposición e
Interferencia de Ondas
Armónicas
Ondas Estacionarias
3,7
3,8
3,9
Superposición de Ondas
Estacionarias
Ecuación de Ondas
Problemas de Aplicación
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,1
1,2
1,3
1,4
2,1
2,2
2,3
2
II
OSCILACIONES
LABORATORIOS
3
III
ONDAS EN UNA CUERDA
LABORATORIOS
3,1
3,2
Ondas Estacionarias en una
Cuerda
Ondas Transversales y
Longitudinales
HAD
0,50
0,50
0,50
1,00
0,50
0,50
2,00
Tiempos
HTI
Total
1
1
1
0
0
0
1
0
1
0
2
1
1
0
0
0
0
0
0
0
4
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
1
0
0
2
2
0
0
2
1
0
0
1,5
1,5
1,5
0
0
4
0
0
0
0
1,5
0
1,5
2
0
0
2
2
1
0
0
0
0
4
0
0
0,50
1,50
1,50
1,50
1,50
1,50
3,00
1,50
1,50
6,00
0,00
0,00
0,00
1,50
0,50
1,50
0,50
0,50
1,00
0,50
2,00
0,75
0,75
0,75
0,75
1,50
1,50
1,50
3,00
3,00
3,00
1,50
6,00
0,00
2,25
2,25
2,25
2,25
2,25
1,00
1,00
1,00
0,50
2,00
3,00
3,00
3,00
1,50
6,00
0,00
Página 3 de 7
Vicerrectoría de Docencia
Microdiseño Calor y Ondas
N
4
Unidades Temáticas
Nombre
IV
SONIDO
LABORATORIOS
5
V
TEMPERATURA
LABORATORIOS
6
VI
CALOR Y PRIMER PRINCIPIO
DE LA TERMODINÁMICA
4,1
4,2
Temas
Nombre
Resonancia
Velocidad de las Ondas
Sonoras
Ondas Sonoras Armónicas
4,3
Ondas en Tres Dimensiones:
Intensidad
1,00
4,4
Interferencia: Batidos y
Pulsaciones
1,00
4,5
Ondas Sonoras Estacionarias
4,6
4,7
Análisis y Síntesis Armónicos
Paquetes de Ondas y
Dispersión
4,8
4,9
4,1
4,1
4,2
4,3
4,4
4,5
Reflexión, Refracción y
Difracción
Efecto Doopler
Problemas de Aplicación
Diapasón
Polarización
Resonancia Sonora
Cubeta de Dispersión
Ondas
4,6
Reflexión y Refracción
Lisajou
5,1
Escalas de Temperaturas
Celsius y Fahrenheit
5,2
5,3
5,4
5,5
Termómetros de Gas y
Escala de Temperaturas
Absolutas
Dilatación Térmica
Ley de los Gases Ideales
Teoría Cinética de los Gases
5,6
5,7
5,8
5,1
Ecuación de Van Der Waals
e Isotermas Líquido-Vapor
Diagramas de Fases
Problemas de Aplicación
Dilatación - Ley de Gauss
0,75
6,1
Capacidad Térmica y Calor
Específico
0,75
6,2
Cambio de Fase y Calor
Latente
0,75
6,3
Transferencia de Energía
Térmica
0,50
El Primer Principio de la
Termodinámica
Energía Interna de un Gas
Ideal
Trabajo y el Diagrama PV
para un Gas
0,50
N
3,3
6,4
6,5
6,6
HAD
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
0,75
0,50
2,00
0,50
Tiempos
HTI
0
0
2
2
0
0
2
0
2
0
2
0
2
0
2
0
2
1,5
1
0
0
0
0
0
0
0
0
4
0
0
0
0
0
0
1
0
0,75
0,75
0,50
2,00
1,00
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
2,25
1,50
6,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
1,50
2,25
0,50
0,50
0,50
0,50
Total
0,00
1,5
1
1
1
0
0
0
0
1,5
1,5
1
0
0
0
0
4
1,5
0
1,5
0
1
0
1
0
1
0
2
0
1,50
1,50
1,50
2,25
2,25
1,50
6,00
2,25
2,25
1,50
1,50
1,50
3,00
Página 4 de 7
Vicerrectoría de Docencia
Microdiseño Calor y Ondas
N
Unidades Temáticas
Nombre
N
7
6,8
6,9
6,1
6,2
6,3
6,4
6,5
Equivalente de H2O en un
Calorímetro
Calor de Fusión
Calor Latente de un Sólido
Conductores Térmicos
Convertidor Termoeléctrico
1,00
7,1
Máquinas, Motores y el
Segundo Principio de la
Termodinámica
1,00
7,2
Refrigeradores y el Segundo
principio de la
Termodinámica
7,3
7,4
7,5
7,6
7,7
7,8
7,1
8,1
8,2
Equivalencia entre la
Máquina Térmica y el
Refrigerador
La Máquina de Carnot
La Bomba de Calor
Entropía y Desorden
Entropía y Probabilidad
Problemas de Aplicación
Energía Molecular
Naturaleza de los Sólidos
Esfuerzos y Deformaciones
VII
ENERGÍA UTILIZABLE
LABORATORIOS
8
VIII
PROPIEDADES DE LOS
SOLIDOS
8,3
8,4
8,5
8,6
Propagación de Ondas en
los Sólidos
Expansión Térmica
Conducción de Energía
Térmica
Problemas de Aplicación
Tiempos
HTI
HAD
Capacidades Térmicas y el
Teorema de Equipartición
Expansión Adiabática
Cuasiestática de Un Gas
Problemas de Aplicación
6,7
LABORATORIOS
Temas
Nombre
0,50
0,50
0,50
2,00
Total
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
4
0
0
0
0
1,50
1,50
6,00
0,00
0,00
0,00
0,00
3,00
2
0
2
0
2
2
1,5
1,5
1,5
1,5
0
2
2
0
0
0
0
0
0
4
0
0
2
2
0
0
2
1
100
0
0
28
3,00
1,00
3,00
1,00
0,75
0,75
0,75
0,75
2,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
0,50
50
1,50
14
3,00
2,25
2,25
2,25
2,25
6,00
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
1,50
5 Propuesta Metodológica
FASE DE PLANTEAMIENTO: Para el desarrollo de la temática se propone una metodología acorde a la
exigencia del medio universitario profesional del individuo, de tal manera que el docente planeara y desarrollara
actividades que fomenten la interacción estudiante-profesor y la participación en el trabajo grupal, la
investigación y el trabajo individual, entre otros.
Teniendo en cuenta lo anterior, se expondrá de manera breve la temática a tratar y seguidamente se hará una
prueba escrita u oral, para ver que conoce el estudiante del tema a tratar y con base en los resultados se
proyectara la clase, ya sea de manera magistral o con la participación del estudiante.
FASE DE ORIENTACIÓN: El docente será un guía permanente en el desarrollo de la asignatura a través de
conferencias magistrales, talleres, lecturas dirigidas y se recordará que la física es experimental por lo que en
cada sistema serán programadas prácticas de laboratorio, revisiones bibliográficas y búsquedas en Internet.
Habrá un componente de aprendizaje autónomo. En esta fase se darán las pautas o las herramientas
Página 5 de 7
Vicerrectoría de Docencia
Microdiseño Calor y Ondas
necesarias que se van a utilizar para atacar la temática en estudio, con su respectivas guías de trabajo y
asesorias grupales o individuales.
FASE DE AFIANZAMIENTO: Para esta fase se programaran talleres y trabajos de investigación en el aula y
fuera de ella, de manera que se irán suministrando gradualmente guías de trabajo y temas de investigación que
le permitan al estudiante afianzar la temática vista en las clases magistrales. Estos talleres y trabajos de
investigación se presentaran de manera escrita u oral en la fecha que se determine conveniente para ello.
QUE SE EXIGE DEL ESTUDIANTE: Recopilar información de diversas fuentes y hacer una lectura comprensiva
de esa información. Consultar permanentemente las fuentes de información. Resolver problemas de aplicación
de diferentes grados de complejidad yendo desde los más sencillos hasta llegar a problemas de desafío. Tener
siempre una actitud analítica y critica frente a los diversos temas tratado
6 Estrategias y Criterios de Evaluación
EVALUACIÓN CUALITATIVA: Responsabilidad en las actividades académicas como: presentación puntual de
tareas, talleres, exposiciones, informes de indagaciones e investigaciones. Presentación adecuada a la hora de
desarrollar exposiciones colectivas a nivel Individual o grupal. Disciplina en el aula y respeto al docente de la
asignatura
EVALUACIÓN CUANTITATIVA: Evaluaciones escritas u orales de algunos temas y unidades. Talleres y
seminarios. Exposiciones. Parciales Institucionales Trabajos de investigación.
7 Recursos Educativos
N
Nombre
Justificación
1
Salones de clase bien acondicionados,
2
Salas de Internet
actualizados.
3
Conferencistas invitados
4
Ayudas audiovisuales tales como video Beam,
proyectores
5
Laboratorio de Física de la Universidad
6
Computadores para la realización de prácticas
de:
Mecánica,
Fluido,
Ondas
y
Electromagnetismo a través del Sciencie
Workshop
7
Biblioteca
central
con
textos
8 Referencias Bibliográficas
8.1
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
8.2
Libros y materiales impresos disponibles en la Biblioteca y Centros de Documentación de la Universidad
Física, Vol. I, P. Tippler, Reverte.
Física para ciencias e Ingeniería, Tomo I, R. Serway y R. Beichner. McGraw-Hill.
Física para ciencias e Ingeniería, Vol. I, P. Fishbane, S. Gasiorowicz y S. Thornton, - Prentice-Hall.
Física Vol. I, Susan M. Lea y Jhon Robet Burke, Internacional Thonson Editores
Física Vol. I, Alonso y Finn, Fondo Educativo Interamericano.
Física para ciencias e Ingeniería, Vol. I, Mc Kelvey-Grotch, Harla S. A.
Conceptos de Física, Paul Hewitt, Limusa.
Física, Jerry Wilson, Prentice Hall.
Libros y materiales digitales disponibles en la Biblioteca y Centros de Documentación de la Universidad
[9]
8.3
Documentos y Sitios Web de acceso abierto a través de Internet
[10]
Página 6 de 7
Vicerrectoría de Docencia
Microdiseño Calor y Ondas
8.4
Otros Libros, Materiales y Documentos Digitales
[11]
Página 7 de 7