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AUTOR: ING. MARIO CONDORI MACHACA UNIVERSIDAD CATÓLICA BOLIVIANA “SAN PABLO” UNIDAD ACADÉMICA REGIONAL LA PAZ FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS PLAN DE CLASES – PLAN GLOBAL DE ASIGNATURA 1. Identificación Sigla y Código: Nombre de la asignatura: FIS - 273 FISICA II Y LABORATORIO Docente(s): HERNAN VICENTE AQUINO TARQUI Gestión: 1/2017 Día Hora Bloque Aula MIERCOLES 18:00 – 19:30 F F 13 VIERNES 18:00 – 19:30 F D7 Carga horaria semanal 4 Carga horaria semestral 80 Créditos 5 Prerrequisitos: Conocimientos previos: FIS – 171 FISICA I Saberes: (hacer, saber hacer, ser) previos de la materia 2. Justificación La inclusión de esta asignatura en los programas de ingeniería se debe a que su contenido contribuye en la formación tanto metodológica como científica del estudiante. Además suministra las bases para comprender y profundizar áreas del campo del campo de formación profesional del ingeniero. 3. Competencias Competencia de la asignatura: Capacidad para comprender y aplicar los principios y leyes básicas de la física general, en relación con la mecánica, ondas, hidrostática y termodinámica, así como sus aplicaciones en la ingeniería. ↓ Competencia de área: La asignatura Física II se estudia en primer curso y es de carácter semestral. ↓ Perfil profesional: El conocimiento y uso del método científico y sus valores se consideran de vital importancia para que el Ingeniero desarrolle su actividad profesional con el rigor adecuado. AUTOR: ING. MARIO CONDORI MACHACA 4. Planificación del proceso de enseñanza-aprendizaje 4.1. Derivación de la competencia (contenidos) Derivación de la Competencia (contenidos) Dimensiones/ Elementos de Competencia Dimensión 1: *Mecánica de fluidos *Movimiento Ondulatorio. *Ondas sonoras. *Superposición y ondas estacionarias. Dimensión 1: *Mecánica de fluidos *Movimiento Ondulatorio. *Ondas sonoras. *Superposición y ondas estacionarias Procedimentales *Conoce las propiedades físicas fundamentales de los fluidos. *Aplica la ecuación fundamental de la hidrostática. *Analiza fuerzas sobre superficies sumergidas. *Conoce y aplica la ecuación de la continuidad. *Conoce y aplica la ecuación de Bernoulli. *Comprende la noción general de onda como transmisora de energía asociada a una vibración y algunas magnitudes comunes a todas las ondas como la longitud de onda, amplitud, frecuencia, periodo y velocidad de propagación. *Clasifica las ondas adecuadamente por la relación entre la dirección de la vibración y la Saberes Conceptuales Cap.1: Mecánica de fluidos. 1.1 Densidad, Tensión y deformación. 1.2 Presión en un fluido. 1.3 Principio de Arquímedes. 1.4 Tensión superficial y capilaridad. 1.5 Líneas de corriente y ecuación de continuidad. 1.6 Ecuación de Bernoulli. 1.7 Viscosidad. Cap.2: Movimiento Ondulatorio. 2.1 Tipos de ondas. 2.2 Ondas viajeras unidimensionales. 2.3 Superposición e interferencia de ondas. 2.4 Velocidad de ondas en cuerdas. 2.5 Reflexión y transmisión de ondas. 2.6 Ondas sinusoidales. 2.7 Energía transmitida Actitudinales Unidades de Aprendizaje Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue. Posición crítica, responsable y constructiva en relación con investigaciones y trabajos diarios Mecánica de fluidos Valora el conocimiento teórico práctico de la Física. Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue. Posición crítica, responsable y constructiva en relación con investigaciones y trabajos diarios Movimiento Ondulatorio AUTOR: ING. MARIO CONDORI MACHACA Dimensión 1: *Mecánica de fluidos *Movimiento Ondulatorio. *Ondas sonoras. *Superposición y ondas estacionarias Dimensión 1: *Mecánica de fluidos *Movimiento Ondulatorio. *Ondas sonoras. *Superposición y ondas estacionarias propagación. Reconoce que la vibración de una cuerda genera una onda de tipo transversal. *Utiliza la ecuación de ondas para predecir el estado de vibración de un punto alcanzado por las ondas. Reconoce que las onda sonoras es del tipo longitudinal. Realiza cálculos de la velocidad de una onda longitudinal dependiendo del medio físico de propagación, la elasticidad y densidad del medio. Reconoce la relación existente entre las ecuaciones de onda de desplazamiento y onda de presión Realiza cálculos de frecuencia escuchada con el concepto del fenómeno efecto doppler *Utiliza el concepto de la presencia de una interferencia de ondas constructivas y destructivas. *Comprende y describe la presencia del fenómeno de onda estacionaria, en las cuerdas sujetas por sus extremos. En tubos abiertos en ambos extremos o en tubos abierto en un extremo y cerrado en el otro *Explica el fenómeno de por ondas sinusoidales Valora el conocimiento teórico en cuerdas. 2.8 La ecuación de onda práctico de la Física. lineal. Cap.3: Ondas sonoras. 3.1 Velocidad de las ondas sonoras. 3.2 Ondas sonoras periódicas. 3.3 Intensidad de las ondas sonoras periódicas. 3.4 Ondas esféricas y planas. 3.5 Efecto Doppler. Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue. Ondas sonoras Posición crítica, responsable y constructiva en relación con investigaciones y trabajos diarios Valora el conocimiento teórico práctico de la Física. Cap. 4: Superposición y ondas estacionarias. 4.1 Superposición e interferencia de ondas sinusoidales. 4.2 Ondas estacionarias. 4.3 Ondas estacionarias en una cuerda fija en ambos extremos. 4.4 Resonancia. 4.5 Ondas estacionarias en columnas de aire. Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue. Posición crítica, responsable y constructiva en relación con investigaciones y trabajos diarios Superposición y ondas sonoras AUTOR: ING. MARIO CONDORI MACHACA Resonancia 4.6 Ondas estacionarias Valora el en barras y placas conocimiento teórico práctico de la Física. Dimensión 2: *Temperatura, calor y la primera ley de la termodinámica. *Teoría cinética de los gases. * Maquinas Térmicas. *Segunda ley de la termodinámica * Comprende la primera ley de la termodinámica como una correspondencia del principio de conservación de la energía. *Comprende los procesos termodinámicos e identifica a partir de la interpretación de gráficas. Cap. 5: Temperatura, calor y la primera ley de la termodinámica. 5.1 Temperatura y la ley cero de la termodinámica. 5.2 Termómetros y escalas de temperatura. 5.3 El termómetro de gas a volumen constante y la escala de Kelvin. 5.4 Expansión térmica de sólidos y líquidos. 5.5 Descripción macroscópica de un gas ideal. 5.6 Calor y energía térmica. 5.7 Capacidad calorífica y calor específico. 5.8 Calor latente. 5.9 Trabajo y calor en procesos termodinámicos. 5.10 La primera ley de la termodinámica. 5.11 Aplicaciones. 5.12 Transferencia de calor. Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue. Posición crítica, responsable y constructiva en relación con investigaciones y trabajos diarios Valora el conocimiento teórico práctico de la Física. Temperatura, calor y la primera ley de la termodinámica AUTOR: ING. MARIO CONDORI MACHACA Dimensión 2: *Temperatura, calor y la primera ley de la termodinámica. *Teoría cinética de los gases. * Maquinas Térmicas. *Segunda ley de la termodinámica Dimensión 2: *Temperatura, calor y la primera ley de la termodinámica. *Teoría cinética de los gases. * Maquinas Térmicas. *Segunda ley de la termodinámica *Distingue las características de los gases. *Comprende la teoría cinética de los gases. *Clasifica las diferentes leyes de los gases. Conoce la llamada Teoría cinética de los gases y sus postulados *Utiliza las leyes de la termodinámica para determinar si una maquina térmica es realizable o no. *Analiza el comportamiento de máquinas térmicas clásicas. Cap.6: La teoría cinética de los gases. 6.1 Modelo molecular de un gas ideal. 6.2 Calor específico de un gas ideal. 6.3 Procesos adiabáticos para un gas ideal. 6.4 La equipartición de la energía. 6.5 La ley de distribución de Boltzmann Cap. 7: Máquinas térmicas, entropía y la segunda ley de la termodinámica. 7.1 Máquinas térmicas y la segunda ley de la termodinámica. 7.2 Procesos reversibles e irreversibles. 7.3 La máquina de Carnot. 7.4 Escala de temperatura absoluta. 7.5 El motor de gasolina. 7.6 Bombas de calor y refrigeradores. 7.7 Entropía. 7.8 Cambios de entropía en procesos reversibles. Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue. La teoría cinetica de los gases Posición crítica, responsable y constructiva en relación con investigaciones y trabajos diarios Valora el conocimiento teórico práctico de la Física. Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue. Posición crítica, responsable y constructiva en relación con investigaciones y trabajos diarios Valora el conocimiento teórico práctico de la Física. Maquinas termicas, entropia y la segunda ley de la termodinamica AUTOR: ING. MARIO CONDORI MACHACA 4.2. Estrategias didácticas Unidad de Aprendizaje Mecánica de fluidos Saberes Cap.1: Mecánica de fluidos. 1.1 Densidad, Tensión y deformación. 1.2 Presión en un fluido. 1.3 Principio de Arquímedes. 1.4 Tensión superficial y capilaridad. 1.5 Líneas de corriente y ecuación de continuidad. 1.6 Ecuación de Bernoulli. 1.7 Viscosidad. Duración en Semanas Semana 1 Miércoles 01 al viernes 03 de febrero Semana 2 Lunes 06 al viernes 10 de febrero Estrategias y actividades de enseñanza-aprendizaje Evaluación diagnostica y presentación de plan de asignatura. Clases de teoría: Clases expositivas de teoría, Desarrollo de los contenidos de la programación de la asignatura mediante clase magistral. Semana 3 Lunes 13 al viernes 17 de febrero Movimiento Ondulatorio Cap.2: Movimiento Ondulatorio. 2.1 Tipos de ondas. 2.2 Ondas viajeras unidimensionales. 2.3 Superposición e interferencia de ondas. 2.4 Velocidad de ondas en cuerdas. 2.5 Reflexión y transmisión de ondas. 2.6 Ondas sinusoidales. 2.7 Energía transmitida por ondas sinusoidales en cuerdas. 2.8 La ecuación de onda lineal. Semana 5 Lunes 27 de febrero al viernes 03 de marzo Clases Problemas: Clases expositivas de problemas. Se trabaja conjuntamente con los alumnos sobre una serie de problemas, planteamiento y resolución. Resolución dirigida de problemas: Alumnos trabajan en el aula en la resolución de problemas, se recoge el trabajo para su posterior corrección y evaluación. Semana 6 Lunes 06 al viernes 10 de marzo Clases Problemas: Semana 4 Lunes 20 al viernes 24 de febrero AUTOR: ING. MARIO CONDORI MACHACA Ondas sonoras Cap.3: Ondas sonoras. 3.1 Velocidad de las ondas sonoras. 3.2 Ondas sonoras periódicas. 3.3 Intensidad de las ondas sonoras periódicas. 3.4 Ondas esféricas y planas. 3.5 Efecto Doppler. Semana 7 Lunes 13 al viernes 17 de marzo Semana 8 Lunes 20 al viernes 24 de marzo Superposición y ondas estacionarias. Clases Problemas: Cap. 4: Superposición y ondas estacionarias. Clases expositivas de problemas. 4.1 Superposición e interferencia de ondas Se trabaja conjuntamente con los Semana 9 sinusoidales. alumnos sobre una serie de Lunes 27 al viernes 4.2 Ondas estacionarias. problemas, planteamiento y 31 de marzo 4.3 Ondas estacionarias en una cuerda fija en resolución. ambos extremos. Resolución dirigida de 4.4 Resonancia. problemas: 4.5 Ondas estacionarias en columnas de aire. Alumnos trabajan en el aula en la Semana 10 4.6 Ondas estacionarias en barras y placas. resolución de problemas, se recoge Lunes 03 al viernes 07 de abril Temperatura, calor y la primera ley de la termodinámica. Clases expositivas de problemas. Se trabaja conjuntamente con los alumnos sobre una serie de problemas, planteamiento y resolución. Resolución dirigida de problemas: Alumnos trabajan en el aula en la resolución de problemas, se recoge el trabajo para su posterior corrección y evaluación. el trabajo para su posterior corrección y evaluación. Semana 11 Cap. 5: Temperatura, calor y la primera ley Lunes 10 al viernes Clases Problemas: de la termodinámica. Clases expositivas de problemas. 14 de abril 5.1 Temperatura y la ley cero de la Se trabaja conjuntamente con los termodinámica. alumnos sobre una serie de 5.2 Termómetros y escalas de temperatura. problemas, planteamiento y Semana 12 5.3 El termómetro de gas a volumen constante Lunes 17 al viernes resolución. y la escala de Kelvin. Resolución dirigida de 21 de abril 5.4 Expansión térmica de sólidos y líquidos. problemas: 5.5 Descripción macroscópica de un gas ideal. Alumnos trabajan en el aula en la resolución de problemas, se recoge 5.6 Calor y energía térmica. el trabajo para su posterior 5.7 Capacidad calorífica y calor específico. corrección y evaluación. Semana 13 5.8 Calor latente. AUTOR: ING. MARIO CONDORI MACHACA 5.9 Trabajo y calor en procesos termodinámicos. 5.10 La primera ley de la termodinámica. 5.11 Aplicaciones. 5.12 Transferencia de calor. Teoría cinética de los gaese Maquinas térmicas, entropía y la segunda ley de la termodinámica. Cap.6: La teoría cinética de los gases. 6.1 Modelo molecular de un gas ideal. 6.2 Calor específico de un gas ideal. 6.3 Procesos adiabáticos para un gas ideal. 6.4 La equipartición de la energía. 6.5 La ley de distribución de Boltzmann Lunes 24 al viernes 28 de abril Semana 14 Lunes 01 al viernes 05 de mayo Semana 15 Lunes 08 al viernes 12 de mayo Semana 16 Lunes 15 al viernes 19 de mayo Clases Problemas: Clases expositivas de problemas. Se trabaja conjuntamente con los alumnos sobre una serie de problemas, planteamiento y resolución. Resolución dirigida de problemas: Alumnos trabajan en el aula en la resolución de problemas, se recoge el trabajo para su posterior corrección y evaluación. Cap. 7: Máquinas térmicas, entropía y la Clases Problemas: Semana 17 Clases expositivas de problemas. segunda ley de la termodinámica. Se trabaja conjuntamente con los 7.1 Máquinas térmicas y la segunda ley de la Lunes 22 al viernes 26 de mayo alumnos sobre una serie de termodinámica. problemas, planteamiento y 7.2 Procesos reversibles e irreversibles. resolución. 7.3 La máquina de Carnot. Resolución dirigida de 7.4 Escala de temperatura absoluta. Semana 18 problemas: 7.5 El motor de gasolina. Lunes 29 de mayo Alumnos trabajan en el aula en la 7.6 Bombas de calor y refrigeradores. al viernes 02 de resolución de problemas, se recoge 7.7 Entropía. junio. el trabajo para su posterior 7.8 Cambios de entropía en procesos corrección y evaluación. reversibles. AUTOR: ING. MARIO CONDORI MACHACA 4.3. Sistema de evaluación 4.3.1. Evaluación diagnóstica Una prueba escrita basado en problemas sobre las materias prerrequisitos, que exige como conocimientos el curso de Física II. En las áreas de: Calculo I y Calculo II, las preguntas son referidas a los tópicos de Vectores, operaciones con vectores, integrales de áreas y volumen. Física I, Las preguntas son referidas a los tópicos de Fuerza, trabajo, energía mecánica cinética, potencial y movimiento armónico simple. De esta manera se verifica las debilidades en conocimientos, para luego retroalimentar en el transcurso del curso. 4.3.2. Evaluación formativa Sistema de evaluación Competencias/ Dimensión Fecha/semana Dimensión 1: *Mecánica de fluidos *Movimiento Ondulatorio. Semana 8 Estrategias o actividades de evaluación *Prueba escrita *Prácticas de resolución de problemas en forma individual y de grupo *Ondas sonoras. *Superposición y ondas estacionarias Dimensión 2: *Temperatura, calor y la primera ley de la termodinámica. *Teoría cinética de los gases. * Maquinas Térmicas. *Segunda ley de la termodinámica Martes 21 de marzo de 2017 Semana 16 Martes 16 de mayo de 2017 NOTA DE HABILITACIÓN *Prueba escrita *Prácticas de resolución de problemas en forma individual y de grupo. Criterios de evaluación Se evaluará especialmente el aprendizaje individual por parte del estudiante de los contenidos específicos disciplinares abordados (Teoría y problemas) Se evaluará especialmente el aprendizaje individual por parte del alumno de los contenidos específicos disciplinares abordados (Teoría y problemas). Ponderación 50% 50% 100% AUTOR: ING. MARIO CONDORI MACHACA 4.3.3. Evaluación final Estrategia(s)/Actividad(es) Fecha(s) Semana 19 Examen final Prueba escrita de resolución de problemas Martes 6 de junio de 2017 Producto/ evidencia Competencia y el identificador Tipo general: Comprensión y dominio de los conceptos básicos sobre: Conceptos básicos de mecánica de fluidos, ondas mecánicas y Conceptos de la ley cero de la termodinámica, primera y segunda ley de la termodinámica y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería. Ponderación 100% Tipo específico: Capacidad para resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos y habilidades NOTA DE EVALUACIÓN FINAL 100% 5. Bibliografía 5.1. Bibliografía obligatoria RAYMOND A. SERWAY y CHRIS VUILLE, Fundamentos de Física, novena edición volumen I, 2012 por Cengage Learning Editores, S.A. de C.V. 5.2. Bibliografía complementaria RESNICK, HALLIDAY, KRANE. Física, Quinta edición - Volumen 2 – CECSA, 2004. PAUL E. TIPPENS. Física Conceptos y Aplicaciones, Quinta edición, Mc Graw Hill, 1998. JERRY D. WILSON, ANTHONY J. BUFFA. Física, Quinta edición, Pearson Prentice Hall, 2003. RONALD LANE REESE, Física Universitaria, volumen 2, Thomson, 2002. SEARS, F.W., ZEMANSKY, M.W., YOUNG, H.D. y FREEDMAN, R.A., Física Universitaria, 9ª Edición, Ed. Addison-Wesley Longman, México (1999).