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Facultad de Ingeniería Naval y Ciencias del Mar SÍLABO 1. GENERALIDADES 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 Denominación de la Asignatura Código Fecha de Aprobación Aplicado en el periodo Versión Autor Régimen de Estudio Obligatorio / Electivo Área Académica / Escuela Ciclo Créditos Total de horas semanales Horas de teoría Horas de práctica/ Laboratorio Tipo de Evaluación Pre requisito : : : : : : : : : : : : : : : : Física II F102 19/07/10 2010 - II 2.5 FINMAR Regular Obligatorio (O) Ciencias Básicas III 4 06 02 04 H Física I (F101) 2. SUMILLA Esta asignatura es de carácter teórico – práctico y se orienta a profundizar los conceptos de física en los fenómenos relacionados a Oscilaciones: Movimiento Armónico Simple, Amortiguadas y Forzadas. Movimiento Ondulatorio. Luego el estudio de los líquidos y sus propiedades. Hidrostática: Principio de Pascal y Arquímedes. Tensión superficial, Hidrodinámica y Viscosidad: Ecuación de continuidad, Ecuación de Bernoulli, etc. Temperatura y Dilatación. Calor. Cambios de Estados. Se estudia los gases, sus propiedades y su uso como sustancia de trabajo para el estudio de Termodinámica. Teoría Cinética de Gases. Leyes de Termodinámica. Maquinas Térmicas. 3. OBJETIVOS 3.1. OBJETIVOS GENERALES El curso proporcionara a los estudiantes los conceptos fundamentales de la materia en sus tres estados, sus propiedades y fenómenos que le permitan comprender los avances científicos y la tecnología, además de destreza para resolver problemas clásicos de la física y que les permita abordar los cursos posteriores de mayor complejidad y de especialidad. 1 Se fomentara el uso de las tecnologías de información como complemento, la experimentación en el laboratorio para comprobar las leyes y mayor comprensión de la fenomenología física, además de los recursos clásicos que suele tener los estudiantes. Tanto los ejemplos desarrollados en clase, como los problemas dejados en las tareas, serán en gran parte tomados de la vida diaria o de la tecnología. 3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS El alumno al término del curso estará en la capacidad de describir, explicar y aplicar los conceptos y leyes de física a situaciones reales, analizando fenómenos estadístico termodinámicos en líquidos, gases y cristales, desarrollando habilidades en la resolución de problema relacionados con las diversas ingenierías. 4. METODOLOGIA DE ENSEÑANZA Se aplicará la metodología constructivista y conectivista, basada en la exposición – dialogo, trabajo en equipo, análisis y síntesis de casos – modelos, demostraciones, sesiones de inter y autoaprendizaje, con el fin de obtener aprendizajes significativos. La universidad brindará separatas, guías y prácticas de ejercicios, se fomentará en el alumno el hábito de estudio previo a la clase para que al tener conocimientos previos ésta se torne más fluida. 5. EVALUACION DE APRENDIZAJE: TIPO H Asignatura teórico – práctico de aula y práctica de laboratorio. El promedio final de la asignatura será: PF EP 2EF 1.5Pa 0.5Pb 5 Donde: EP = Examen Parcial EF = Examen Final Pa = Promedio de notas de laboratorio. Se considera el promedio de las 7 notas más altas. Pb = Promedio de notas de práctica de aula. Se considera el promedio de las 3 notas más altas. Durante el periodo académico se tomarán 4 prácticas de aula. El promedio de práctica se obtendrá eliminando la nota más baja, o una práctica que no rindió. 2 Entonces, el promedio de prácticas será: PF P1 P2 P3 3 Durante el periodo académico se tomarán 8 prácticas de laboratorio. El promedio de práctica se obtendrá eliminando la nota más baja, o una práctica que no rindió. Entonces, el promedio de prácticas de laboratorio será: PF P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 7 6. UNIDADES Y CONTENIDOS TEMATICOS POR SESION 6.1. SEM 1 PROGRAMAS SEMANALES (CLASES) REFERENCIA BIBLIOGRAFICA HRS TEMA 6 Movimiento Oscilatorio. El movimiento amónico simple (MAS). Definición de la amplitud, la frecuencia y la frecuencia angular en un MAS. Ecuación del MAS. Energía en un MAS. 2 6 Ecuación del MAS. Energía en un MAS. El péndulo simple. El péndulo físico. Péndulo de torsión. 3 6 Oscilaciones resonancia. 4 6 amortiguadas. Oscilaciones forzadas y Movimiento Ondulatorio. Ondas transversales y longitudinales. Descripción matemática de una onda unidimensional, ondas armónicas. Ondas transversales en una cuerda. Energía en una onda unidimensional. 7.3 7.4 7.5 7.3 7.4 7.5 7.3 7.4 7.5 7.3 7.4 7.5 PRIMERA PRACTICA CALIFICADA 5 6 7 6 Fenómeno de elasticidad; módulo de Young y módulo de compresibilidad volumétrica. Velocidad de las ondas longitudinales en un fluido. Ondas longitudinales en una barra. 6 El principio de superposición. Ondas estacionarias en una cuerda, la frecuencia fundamental y los armónicos. Ondas sonoras estacionarias y modos normales. Intensidad de las ondas sonoras, nivel de intensidad en decibeles. Interferencia. Batimiento o Pulsaciones. El efecto Doppler. 6 HIDROSTATICA. Introducción. Fluidos: propiedades. Presión hidrostática: unidades, Ecuaciones diferenciales de la hidrostática y variación de la presión con la profundidad. SEGUNDA PRACTICA CALIFICADA 3 7.3 7.4 7.5 7.3 7.4 7.5 7.3 7.4 7.5 8 9 6 Medida de la presión: barómetro, manómetro. Principio de Pascal. Aplicaciones del principio de Pascal: La prensa hidráulica. Densidad. Peso específico. Densidad relativa. Principio de Arquímedes. Ejercicios. 7.3 7.4 7.5 6 Energía superficial libre. Tensión superficial y fenómenos capilares: Fuerzas intermoleculares, cohesión y adhesión. Diferencia de Presión en una superficie elástica curva: ángulo de contacto. Ejercicios. 7.3 7.4 7.5 10 11 12 13 EXAMEN PARCIAL 6 6 6 14 6 15 6 16 17 18 19 20 6 6 6 HIDRODINAMICA. Introducción: Flujo, Fluidos ideales, fluidos reales. Métodos de análisis de flujo de fluidos. Ecuación de continuidad, ecuación de Bernoulli. Aplicaciones de la ecuación de Bernoulli. 7.3 7.4 7.5 Fluidos viscosos, número de Reynolds (Flujo laminar) .Estudio del movimiento de un fluido viscoso en tuberías, velocidad y caudal. Ejercicios. Ley de Stokes. 7.3 7.4 7.5 Temperatura y la Ley cero de la termodinámica. Escalas Termométricas. Expansión térmica. Dilatación en sólidos y líquidos. Esfuerzos térmicos. TERCERA PRACTICA CALIFICADA Calor y trabajo. Calor específico y capacidad calorífica de los sólidos. Cambios de fase. Equivalente mecánico de calor. Propagación del calor por conducción, convección y radiación El gas ideal. Modelo molecular de un gas ideal. Capacidad calorífica molar de un gas ideal. 7.3 7.4 7.5 Número de Avogadro. La equipartición de la energía. La ley Boltzmann. Distribución de la rapidez molecular. Trayectoria libre media. CUARTA PRACTICA CALIFICADA Procesos termodinámicos: proceso adiabático, isocórico, isotérmico e isobárico. Primera ley de la termodinámica. Energía interna. El trabajo, calor y variación de la energía interna para los procesos termodinámicos Segunda ley de la termodinámica. Máquinas térmicas, bombas térmicas y refrigeradores. Procesos reversibles e irreversibles. La máquina de Carnot. Ciclo de Carnot Motores de combustión interna. EXAMEN FINAL. EXAMEN SUSTITUTORIO. 4 7.3 7.5 7.3 7.4 7.5 7.4 7.5 7.4 7.5 7.3 7.5 6.2 PROGRAMA SEMANALES (PRÁCTICA LABORATORIO) SEM HRS 1 6 2 6 TEMA REFERENCIA BIBLIOGRAFICA LABORATORIO 01: Movimiento Oscilatorio: 3 6 Movimiento Armónico simple. 7.8 7.4 7.5 Movimiento Amortiguado. 4 6 5 6 LABORATORIO 02: Ondas estacionarias en una cuerda. 7.8 7.4 7.5 Experiencia de Melde. 6 6 7 6 7.8 7.4 7.5 LABORATORIO 03: Hidrostática. 8 6 9 6 7.8 7.4 7.5 LABORATORIO 04: Tensión superficial. 10 6 Examen parcial 11 6 LABORATORIO 05: Hidrodinámica. Viscosidad. 12 6 5 7.8 7.4 7.5 6 7.8 7.4 7.5 LABORATORIO 06: Temperatura. Dilatación de 13 sólidos. 14 6 15 6 LABORATORIO 07: Ecuación de estado de los gases 7.8 7.4 7.5 ideales. Ley de Boyle 16 6 17 6 7.8 7.4 7.5 LABORATORIO 07: Calor específico 18 6 19 6 Examen final. 20 6 Examen sustitutorio. 7. BIBLIOGRAFIA 1 B.B Bújovtsev y otros. Física 3. Editorial MIR (2003) 2 Landau y otros Física General Mecánica y Física molecular. Editorial MIR (2001) 3 Tipler P Física para la ciencia y la tecnología vol.1 Editorial Reverte España (2000) 4 Serway Raymond Física para ciencias e ingeniería. Vol I. Editorial Thomson (2005) 5 Sears Zemansky Young Física universitaria. Fondo educativo internacional (1986) Física II – III. Editorial MIR (2001) 6 Piórishkin – Ródina 7 V. Petrianov Termodinámica para muchos. Editorial MIR (2001) 8 Manual de Laboratorio UTP TINS Laboratorio de Calor y Ondas 6 8. REQUERIMIENTOS DE EQUIPOS Para el desarrollo del curso se utiliza equipos audiovisuales tanto en la teoría como en la práctica. Equipos de laboratorio. 7