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Código de asignatura: 66001
Plan 660 (Licenciado en Química)
Departamento de Física
1º Curso
Anual
Troncal
18 créditos
12 teóricos
6 prácticos
Materia troncal: Física
Física
Objetivos docentes
En una Licenciatura científica como es la Química, en la que el desafío por conocer y aplicar los
secretos de la naturaleza es su ocupación principal, parece imprescindible para introducirse en ese
mundo hacerlo utilizando la Física. Esta rama de la Ciencia proporciona una forma diferente de
mirar el universo y de comprender su funcionamiento: partiendo de la observación de los
fenómenos naturales propone razonamientos que permiten establecer conceptos que más tarde se
plasmaran en leyes cuantitativas. En esta asignatura se realiza un estudio detallado de los conceptos
físicos que conducen a una mejor y más completa comprensión de los fenómenos químicos, siendo
una tarea primordial mostrar el método científico que lleva a analizar cada uno de los fenómenos
que se estudian dentro del campo de la mecánica, física estadística, oscilaciones, ondas y
electromagnetismo, relacionando las aplicaciones con el campo de la química. Se busca
especialmente que el alumno comprenda el criterio de unidad que posee la física, mostrando cómo
los diferentes fenómenos que se presentan en la naturaleza satisfacen las mismas leyes de
conservación y cómo a partir de dichas leyes se puede dar cuenta de la evolución de los fenómenos
químicos.
Contenidos del curso teórico
Mecánica y Ondas (1er cuatrimestre)
Tema 1 Conceptos de espacio y tiempo.
1.1. Sistemas de referencia y principio de relatividad en mecánica clásica. Invarianza de
Galileo. 1.2. Leyes de Newton y conceptos de masa y fuerza. 1.3. Ecuación del
movimiento de una partícula.
Tema 2 Dinámica de la partícula.
2.1. Conservación del momento lineal. 2.2. Conservación del momento angular. 2.3.
Conservación de la energía. 2.3.1. Trabajo. 2.4. Equilibrio de una partícula. 2.5. Fuerzas
centrales: ley cuadrática inversa. 2.5.1. Teoremas conservación. 2.5.2. Ecuaciones del
movimiento. 2.5.3. Soluciones. 2.5.4. Orbitas. 2.5.5. Ley cuadrática inversa. 2.5.6.
Orbitas en ley cuadrática inversa.
Tema 3 Dinámica de un sistema de partículas.
3.1. Movimiento del centro de masa. 3.2. Conservación del momento lineal.
3.3. Conservación del momento angular. 3.3.1. Momento angular intrínseco.
3.4. Conservación de la energía. 3.4.1. Trabajo. 3.4.2. Energía cinética intrínseca.
3.5. Problema de dos cuerpos. 3.5.1. Separación de la energía cinética y del momento
angular. 3.5.2. Sistema centro de masas.
Tema 4 Oscilaciones lineales.
4.1. Oscilador armónico simple. 4.1.1. Oscilaciones armónicas en dos dimensiones.
4.2. Oscilador armónico amortiguado. 4.2.1. Oscilador sobreamortiguado.
4.2.2. Oscilador con amortiguamiento crítico. 4.2.3. Oscilador débilmente amortiguado.
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4.2.4. Amortiguamiento muy débil. 4.2.5. Factor de calidad. 4.3. Oscilador armónico
forzado. 4.4. Resonancia. 4.5. Oscilaciones forzadas sin rozamiento.
Tema 5 Oscilaciones acopladas.
5.1. Dos osciladores armónicos simples acoplados. 5.1.1. Coordenadas normales
5.1.2. Acoplamiento débil. 5.1.3. Detector de ley cuadrática. 5.1.4. Intercambio de
energía. 5.2. Método sistemático para los modos. 5.3. La cuerda discreta. 5.3.1. Solución
ondulatoria.
Tema 6 Oscilaciones de sistemas continuos.
6.1. La cuerda continua. 6.2. Ecuación de onda monodimensional. 6.3. Ondas
estacionarias: modos de oscilación de la cuerda continua.
Tema 7 Ondas progresivas.
7.1. Solución general de la ecuación de onda monodimensional. 7.2. Velocidad de grupo.
7.3. Energía transportada por una onda progresiva. 7.4. Ondas en dos y tres dimensiones.
Tema 8 Reflexión y refracción.
8.1. Principio de Huygens y teorema da Malus. 8.2. Leyes de la reflexión y la refracción.
8.2.1. Ondas planas. 8.2.2. Ondas esféricas. 8.2.3. Comprobación analítica.
8.3. Reflexión y transmisión de ondas en una cuerda.
Tema 9 Interferencias.
9.1. Características generales. 9.2. Interferencia de dos fuentes. 9.3. Interferencia de
varias fuentes. 9.4. Ondas estacionarias. 9.4.1. Ondas estacionarias en dos dimensiones.
Tema 10 Difracción.
10.1. El fenómeno de la difracción. 10.2. Difracción de Fraunhofer en una rendija.
10.2.1. Difracción de Fraunhofer en una abertura rectangular. 10.2.2. Difracción de
Fraunhofer en una abertura circular. 10.3. Difracción de Fraunhofer en doble rendija.
10.4. Redes de difracción.
Tema 11 Mecánica estadística.
11.1. Equilibrio estadístico. 11.2. Estadística clásica. Ley de distribución de MaxwellBoltzmann. 11.3. Temperatura. 11.4. Equilibrio térmico. 11.5. Entropía. 11.6. Estadística
cuántica. Ley de distribución de Fermi-Dirac. 11.7. Estadística cuántica. Ley de
distribución de Bose-Einstein. 11.8. Comparación de las tres estadísticas.
Electromagnetismo (2º cuatrimestre)
Tema 12 Electrostática en el vacío.
12.1. Introducción al fenómeno de la electrización. 12.2. Carga eléctrica: propiedades.
12.3. El campo eléctrico. 12.3.1. Fuerza eléctrica: Ley de Coulomb. 12.3.2. Principio de
superposición 12.4. Propiedades del campo eléctrico: ley de Gauss y potencial eléctrico.
12.5. Dipolo eléctrico: momento y energía de un dipolo en un campo eléctrico.
Tema 13 Electrostática en materiales conductores.
13.1. Distribución de carga en un conductor. 13.2. Campo y potencial de un conductor en
equilibrio electrostático. 13.3. Fenómenos de influencia. Capacidad. Condensadores.
Tema 14 Electrostática en materiales dieléctricos.
14.1. El fenómeno de la polarización 14.1.1. Materiales dieléctricos apolares y polares.
14.2. Campo y potencial creado por un medio dieléctrico: Permitividad dieléctrica.
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14.2.1. Densidades de carga de polarización. 14.3. Vector polarización: Susceptibilidad
eléctrica. 14.5. Ley de Gauss. Vector desplazamiento. 14.6. Condiciones de contorno.
Tema 15 Energía electrostática.
15.1. Energía de una distribución discreta y continua de carga. 15.1.1. Aplicación al
cálculo de fuerzas y momentos.
Tema 16 Electrodinámica.
16.1. Concepto de corriente eléctrica: Intensidad y densidad de corriente.
16.1.1. Ecuación de continuidad. 16.2. Ley de Ohm: 16.2.1. Resistencia y conductividad
de un conductor. 16.2.2. Análisis microscópico de la conductividad. 16.3. Fuerza
electromotriz. 16.4. Caracterización de los elementos de un circuito de corriente continua.
16.4.1. Leyes de los circuitos eléctricos. Instrumentos de medida.
Tema 17 Magnetostática en el vacío.
17.1. Fuerza magnética sobre cargas en movimiento. 17.1.1. Aplicaciones: espectrógrafo
de masas, determinación de la carga/masa del electrón y ciclotrón. 17.2. Fuerzas entre
corrientes. 17.2.1. Acción magnética sobre una cinta de corriente: Efecto Hall.
17.2.2. Acción magnética sobre una espira de corriente: momento dipolar magnético.
17.3. Momento y energía del dipolo magnético. 17.4. Campo magnético creado por una
carga en movimiento. 17.5. Ley de Biot-Savart. 17.6. Propiedades del campo magnético:
Flujo y Ley de Ampère.
Tema 18 Inducción magnética.
18.1. El fenómeno de inducción magnética: Ley de Faraday y ley de Lenz.
18.2. Coeficientes de inducción. 18.3. Energía magnética asociada a corrientes
estacionarias.
Tema 19 Magnetismo en medios materiales.
20.1. El fenómeno de la imanación. 20.1.1. Materiales diamagnéticos, paramagnéticos y
ferromagnéticos. 20.1.2. Corrientes de imanación. 20.2. Ley de Ampére: Campo creado
por un medio imanado. 20.3. Excitación magnética: Susceptibilidad y permeabilidad
magnética. 20.4. Condiciones de contorno. 20.5 Energía magnética. 20.5.1. Aplicación al
cálculo de fuerzas y momentos.
Tema 20 Circuitos con corrientes que varían lentamente en el tiempo.
19.1. Régimen transitorio. 19.2. Régimen estacionario: corriente alterna.
Tema 21 El fenómeno electromagnético.
21.1. Corriente de desplazamiento: Ley de Ampère generalizada. 21.2. Ecuaciones de
Maxwell. 21.3. Condiciones de contorno. 21.4. Ecuación de ondas. 21.5. Energía
electromagnética: Vector de Poynting. 21.6. Propagación de ondas electromagnéticas
Contenidos del curso práctico
Práctica 1.
Práctica 2.
Práctica 3.
Práctica 4.
Práctica 5.
Práctica 6.
Caída de una esfera a través de un medio viscoso.
Ley de Hooke.
Péndulo simple.
Vibraciones amortiguadas y forzadas.
Oscilaciones amortiguadas y forzadas.
Oscilaciones acopladas.
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Práctica 7.
Práctica 8.
Práctica 9.
Práctica 10.
Práctica 11.
Práctica 12.
Práctica 13.
Ley de Ohm en corriente continua.
Ampliación de escala de un amperímetro y construcción de un voltímetro.
Osciloscopio.
Ley de Ohm en corriente alterna.
Ley de inducción de Faraday.
Determinación del ciclo de histéresis de materiales ferromagnéticos.
Determinación de la relación carga-masa del electrón.
Bibliografía
General
R.A. Serway y J.W. Jewett Jr., Física, Paraninfo.
F.W. Sears, M.W. Zemansky, H.D. Young y R.A. Freedman, Física universitaria, Addison
Wesley
1er cuatrimestre. Mecánica y ondas.
A. P. French, Vibraciones y ondas, Reverté.
2º cuatrimestre. Electromagnetismo.
J.R. Reitz, F. J. Milford, R.W. Christy, Fundamentos de la Teoría Electromagnética,
Addison-Wesley Iberoamericana.
Sistema de evaluación
El alumno dispondrá de tres convocatorias de examen (Febrero, Junio y Septiembre) en el curso
académico 2008 – 2009 y otras tres convocatorias (Febrero, Junio y Septiembre) en el curso 20092010.
Las convocatorias correspondientes al curso 2008 – 2009 se encuentran recogidas en el calendario
de exámenes (Ver Guía Académica y Página Web de la Facultad : www.uah.es/quimica)
El derecho a estas convocatorias de examen se entenderá sin perjuicio de las normas previstas en el
Reglamento de Permanencia de la Universidad.
Si transcurridos los dos cursos académicos o agotados el límite de convocatorias, o los años
previstos en el Reglamento de Permanencia el estudiante no consigue superar las asignaturas deberá
abandonar sus estudios, o solicitar al Rector de la Universidad la admisión al nuevo Titulo de
Grado. (Consejo de Gobierno del 17 de Julio de 2008)
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