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Academic Year/course: 2022/23

435 - Bachelor's Degree in Chemical Engineering

29906 - Physics II


Syllabus Information

Academic Year:
2022/23
Subject:
29906 - Physics II
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
435 - Bachelor's Degree in Chemical Engineering
ECTS:
6.0
Year:
1
Semester:
435-First semester o Second semester
107-Second semester
Subject Type:
Basic Education
Module:
---

1. General information

2. Learning goals

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

The assessment of the course will be of global nature and will include the following activities:

 

Assessment activities during the teaching period:

 

Assistance and completion of laboratory practicals (A). The student must attend all the practical sessions on the dates assigned to him. Their skills and attitude at the laboratory will be evaluated.

 

Reports of laboratory practicals (B). The student will present a report of each practical with the experimental results and the analysis of the data, answering the proposed questions. The student who has not attended all the sessions, or not delivered all the reports, or who has not obtained a grade equal to or higher than 5.0 out of 10, must necessarily concur, in order to pass the subject, to the test of evaluation of laboratory practices on the date scheduled by the center for the official call.

 

Assessment activities on the dates scheduled by the center for Official Calls:

 

Theoretical-practical final exam (C). This will consist of a theoretical-practical written exam of approximately three hours. To pass the course, the grade obtained in this exam must be equal to or higher than 4.0 out of 10.

 

Final examination of laboratory practicals (D). Only those students who have not met the necessary minima to pass activity B will attend this test. It will consist of a practical laboratory exam. In the same way as for activity B, to pass the subject, the grade obtained in this exam must be equal to or higher than 5.0 out of 10.

 

Calculation of the final grade:

 

For those students who have regularly attended the evaluation activities during the teaching period and, in particular, have fulfilled condition A, the final grade of the course will be calculated based on the following percentage contributions: A and B = 20%; C = 80%

 

Those students who have NOT regularly attended the assessment activities during the teaching period, or if it is quantitatively favorable, may benefit from the computation of the final grade based on the following percentage contributions: C = 80%; D = 20%

 

If during the development of the practical exam, which will be supervised by the instructor, the student has not complied with the safety standards in the laboratory, endangering the personal integrity or that of the available equipment, the exam will be interrupted immediately assigning the final grade of fail.

 

In those cases in which the student obtains the qualitative grade of fail due to non-compliance with any of the restrictions mentioned above, the quantitative grade will take into consideration the rest of the evaluation activities, not exceeding in any case the final grade of 4.0 .

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The learning methodology for Physics II will include:

Classroom activities: Lectures,  open discussions, problems solving, case assessments and laboratory practicals.

Offsite activities: Readings and before-class study of the documents supplied by the instructor, study of theory and problem solving. Preparation of laboratory reports and solved problems.

4.2. Learning tasks

The course includes the following learning tasks: 

Lectures (30 hours).

Laboratory practicals (12  hours).

Before each laboratory session, the student must have read the corresponding instructions. After the session the student will work on a report following specific guidelines.

Problem-solving and case assessment (15  hours).

Along the semester, the student will receive instructions in order to solve in a continuous and progressive manner a collection of problems and practical cases selected from a repository available with sufficient advance. Weekly one-hour sessions will allow the students to present, exchange and analyse their findings, eventually attaining the correct results. 

Study and personal work (90 work).

The student is required to carry out in a continuous and regular way along the whole semester a personal effort on the study of the theoretical foundations of the subject and their application to specific problem solving and case assessment.

Guided assignments (offsite).

Tutorials (onsite).

The student may contact the instructor to ask questions and pose problems on the subject. To this end, specific and published timings will be available.

Evaluation. (3 hours).

The final exam will consist of a written answer for a maximum of 3 hours to a set of problems and theory-practice exercises and a test covering the different topics and aspects of the subject learning. An additional exam will be available for those students that had not attended the laboratory sessions or had not presented the corresponding reports.

4.3. Syllabus

The course will address the following topics: 

Physics II - Electric, Magnetic and Electromagnetic Fields and Waves

Undulatory motion and wave propagation

Wave Equation. Armonic waves.

Generation of mechanical waves in solids and fluids: Acoustics

Wave propagation- Reflection and transmission- Snell’s Law

Interference, diffraction and absorption

Electric fields and potentials

Field theory: Fields and field sources

Electric fields in vacuum: Coulomb’s Law

Electric field Flux: Gauss’s Law

Electric potential and electric potential energy

Electric fields in conductors and conductor’s surroundings

Capacity and electric potential energy

Electric fields on dielectrics

Currents and electric Resistance

Electric charge motions and electric currents: Ohm’s and Joule’s Laws

Magnetic forces: Lorentz’s Law

Magnetic fields

Magnetic field sources: Biot –Savart’s and Ampere’s Laws

Effects of the magnetic fields on materials

Induction and electromagnetic fields

Faraday’s law of induction and Lenz’s Law

Inductance and Magnetic field energy

Maxwell’s Equations and Electromagnetic waves

 

4.4. Course planning and calendar

The schedule of the course will be defined by the EINA in the academic calendar of the corresponding academic year. This calendar is available in the EINA web site.

4.5. Bibliography and recommended resources

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=29906


Curso Académico: 2022/23

435 - Graduado en Ingeniería Química

29906 - Física II


Información del Plan Docente

Año académico:
2022/23
Asignatura:
29906 - Física II
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
435 - Graduado en Ingeniería Química
Créditos:
6.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
435-Primer semestre o Segundo semestre
107-Segundo semestre
Clase de asignatura:
Formación básica
Materia:
Física

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

El objetivo general es proporcionar a los alumnos, desde una perspectiva aplicada, los fundamentos físicos de Electricidad, Magnetismo, Electromagnetismo, Movimiento ondulatorio, Acústica y Óptica física, capacitando al alumno para abordar y comprender las tecnologías de uso común en Ingeniería Química y que se desarrollan en cursos posteriores.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con algunos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible, ODS, de la Agenda 2030 (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) y determinadas metas concretas, de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia al estudiante para contribuir en cierta medida a su logro:

ODS 4. Garantizar una educación inclusiva, equitativa y de calidad y promover oportunidades de aprendizaje durante toda la vida para todos.

Meta 4.7. Para el año 2030, asegurar que todos los alumnos adquieran los conocimientos teóricos y prácticos necesarios para promover el desarrollo sostenible, entre otras cosas mediante la educación para el desarrollo sostenible y los estilos de vida sostenibles, los derechos humanos, la igualdad de género, la promoción de una cultura de paz y no violencia, la ciudadanía mundial y la valoración de la diversidad cultural y la contribución de la cultura al desarrollo sostenible.

ODS 13. Adoptar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos.

Meta 13.3 Mejorar la educación, la sensibilización y la capacidad humana e institucional respecto de la mitigación del cambio climático, la adaptación a él, la reducción de sus efectos y la alerta temprana.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

La asignatura Física II desarrolla las bases fenomenológicas, conceptuales y de cálculo de Electricidad, Magnetismo, Electromagnetismo, Movimiento ondulatorio, Acústica y Óptica para la Ingeniería Química y constituye una formación básica que actúa como soporte para las materias de tecnologías básicas tales como Electrotecnia, Fundamentos de Electrónica, Ingeniería de materiales... que se imparten en cursos posteriores.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Para cursar Física II, son necesarios los conocimientos previos de las materias de Física y Matemáticas, así como de la asignatura de Física I. En su desarrollo precisa conocimientos de cálculo infinitesimal e integral de una y más variables que se imparten en Matemáticas I.

El estudio y trabajo continuado son fundamentales para cursar cualquier asignatura pero más en ésta cuyos desarrollos se apoyan en los nuevos conceptos que se van introduciendo. Cuando surjan dudas, es importante resolverlas cuanto antes para garantizar una adecuada progresión en el aprendizaje.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Competencias genéricas

C04 - Capacidad para resolver problemas y tomar decisiones con iniciativa, creatividad y razonamiento crítico.

C11 - Capacidad de aprender de forma continuada y desarrollar estrategias de aprendizaje autónomo.

 

Competencias específicas:

C13 - Compresión y dominio de los conceptos básicos sobre las leyes generales de la Mecánica, Termodinámica, Campos eléctrico, magnético y electromagnético y Ondas para su aplicación en la resolución de problemas propios de la Ingeniería.

 

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar que:

Conoce los conceptos y leyes fundamentales de campos, ondas y electromagnetismo y su aplicación a problemas básicos de la ingeniería.

Analiza los problemas que integran distintos aspectos de la Física, reconociendo los variados fundamentos físicos que subyacen en una aplicación técnica, dispositivo o sistema real.

Conoce las unidades y los  órdenes de magnitud de las magnitudes físicas involucradas y resuelve problemas básicos de ingeniería, expresando el resultado en las unidades físicas adecuadas del SI.

Utiliza correctamente métodos básicos de medida experimental o simulación y trata, presenta e interpreta los datos obtenidos, relacionándolos con las magnitudes y leyes físicas involucradas.

Utiliza bibliografía, por cualquiera de los medios disponibles en la actualidad y usa un lenguaje claro y preciso en sus explicaciones sobre cuestiones de Física.

Conoce las propiedades principales de los campos eléctricos y magnéticos, las leyes clásicas del electromagnetismo que los describen y relacionan, el significado de las mismas y su base experimental.

Conoce y utiliza los conceptos relacionados con la capacidad, la corriente eléctrica y la autoinducción e inducción mutua, así como las propiedades eléctricas y magnéticas básicas de los materiales.

Conoce la ecuación de ondas, los parámetros característicos de sus soluciones básicas y los aspectos energéticos de las mismas. Analiza la propagación de ondas mecánicas en fluidos y sólidos y conoce los fundamentos de la Acústica.

Reconoce las propiedades de las ondas electromagnéticas, los fenómenos básicos de propagación y superposición, el espectro electromagnético, los aspectos básicos de la interacción luz-materia y las aplicaciones de los anteriores fenómenos en la Tecnología.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

La ubicua presencia de la energía eléctrica como vector energético y como soporte  para la transmisión de información, el uso generalizado de dispositivos electrónicos y ópticos en la vida corriente y en los sistemas de medida, el uso de sensores para el control de procesos que manipulan impulsos eléctricos, la interrelación constante de los campos eléctricos y magnéticos con el ser humano... hace necesario que el ingeniero químico conozca y sepa aplicar los fundamentos de los campos eléctricos, magnéticos y electromagnéticos, así como de la propagación de movimientos ondulatorios.

Estas capacidades que se alcanzan en la asignatura de Física II deben tener, además, un adecuado nivel de rigor científico y matemático para que el ingeniero pueda seguir aprendiendo a lo largo de su vida profesional y sea capaz de modelar la realidad física de un fenómeno o sistema y reducirlo a sus aspectos más relevantes.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

Actividades de evaluación durante el período docente:

Prácticas de laboratorio (A). El alumno presentará un informe, con formato predeterminado, de todas y cada una de las prácticas con los resultados experimentales y el análisis de los datos.  Se valorará también la destreza experimental y la actitud en el laboratorio.

Pruebas parciales (B). A lo largo del período docente, y para obtener una evaluación continuada, se planificará una  prueba parcial de carácter teórico-práctico. 

Trabajos tutelados (C). En las primeras semanas del cuatrimestre se propondrá, con carácter opcional, la realización de un pequeño trabajo tutelado. La evaluación de dicho trabajo podrá requerir, en su caso, la realización de una entrevista con sus autores. El acceso a este trabajo podrá limitarse a aquellos alumnos que hayan obtenido una nota igual o superior a 5,0 sobre 10 en la primera prueba parcial.

Actividades de evaluación en las fechas previstas por el centro para las Convocatorias Oficiales:

Examen final(D). Éste consistirá en una prueba escrita teórico-práctica de carácter análogo a las pruebas parciales (B), y en la que se diferenciarán tantos bloques como pruebas parciales se hayan realizado. Los alumnos que previamente hubieran superado (nota mayor o igual que 5,0) algunos de estos bloques a lo largo del período docente, no estarán obligados a examinarse nuevamente de los mismos en este examen final, manteniéndose como mínimo la nota obtenida en dichos parciales. Para superar la asignatura, la nota que se obtenga en este apartado deberá ser igual o superior a 4,0 sobre 10.

Examen final de prácticas de laboratorio (E).  A esta prueba concurrirán solamente aquellos alumnos que no hayan superado (nota inferior a 5,0) la actividad A. Consistirá en una prueba práctica de laboratorio, en la que se valorarán los resultados obtenidos y el análisis de los mismos. Para superar la asignatura, la nota que se obtenga en esta prueba deberá ser igual o superior a 5,0 sobre 10.

Si durante el desarrollo de la prueba práctica, que será supervisada por un profesor, el alumno no ha cumplido las normas de seguridad en el laboratorio, poniendo en peligro la integridad personal o la de los equipos puestos a su disposición, la prueba se interrumpirá de inmediato asignándosele la calificación final de suspenso.

 

Cálculo de la nota final:

La calificación final de la asignatura se obtendrá en base a las siguientes contribuciones porcentuales:

A (o en su caso E) = 20%; D = 80%

Aquellos alumnos que hayan superado la asignatura según el cálculo anterior y, además, hayan concurrido a la actividad C, recibirán, según la calidad del trabajo tutelado, una bonificación sobre la nota final A/E y D de hasta 1 punto.

En aquellos casos en los que el alumno obtenga la calificación cualitativa de suspenso por incumplimiento de alguna de las restricciones mencionadas anteriormente, la calificación cuantitativa tomará en consideración el resto de las actividades de evaluación, no superando en ningún caso la calificación final de 4,0.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje diseñado contempla:

 

Actividades en el aula : Clases magistrales, discusión abierta a toda la clase, resolución de problemas en grupos reducidos, análisis de casos y prácticas de laboratorio.

  

Actividades no presenciales: Lectura y estudio previo de los documentos facilitados por el profesor, estudio de teoría y resolución de problemas. Elaboración de informes de actividades prácticas y de problemas resueltos.

4.2. Actividades de aprendizaje

Clases magistrales (30 horas)

En esta actividad  se exponen los conceptos y contenidos de la asignatura junto con sus interrelaciones y se hacen ejercicios para facilitar su comprensión y asimilación. 

 

Prácticas de laboratorio (12 horas )

Las prácticas de laboratorio se realizan en subgrupos de uno o dos alumnos. Los fundamentos teóricos y experimentales del trabajo a realizar así como las pautas para su desarrollo están previamente a disposición de los alumnos. Asiste en todo momento un profesor que las introduce y que explica y hace cumplir las normas de seguridad adecuadas.

Antes de realizar cada práctica, es necesario que el alumno haya leído la documentación correspondiente. Posteriormente deberá elaborar un informe siguiendo las correspondientes instrucciones.

 

Resolución de problemas y casos (15 horas)

A lo largo del semestre, el alumno recibirá indicaciones para que de forma continua y progresiva resuelva una serie problemas o casos prácticos escogidos de entre una colección puesta a su disposición con la suficiente antelación. En sesiones semanales, de 1 h de duración los estudiantes en grupos reducidos presentan los resultados y hacen una puesta en común de los mismos, analizándolos y corrigiéndolos.

 

Estudio y trabajo personal (90 horas)

Es muy importante que el alumno desarrolle de manera constante, y repartido a lo largo de todo el semestre, un esfuerzo personal de estudio de los conceptos teóricos de la asignatura y de su aplicación a resolución de problemas o casos concretos.

 

Trabajos académicos

A lo largo del cuatrimestre el profesor propondrá y tutorizará pequeños trabajos voluntarios que contribuirán a una mejor comprensión de la asignatura por parte del alumno.

 

Tutorías

El estudiante que lo desee puede acudir al profesor a plantearle dudas de la asignatura en cualquiera de sus facetas. Para ello el estudiante dispone de un horario de atención de tutorías de cada profesor.

 

Evaluación (3 horas)

La prueba final de evaluación consistirá en responder por escrito en un tiempo máximo de 3 horas a un conjunto de problemas o ejercicios teórico-prácticos y en un cuestionario que cubrirán los distintos aspectos y partes aludidos en el proceso de aprendizaje. Hay además una evaluación de las prácticas de laboratorio para quienes no hayan asistido o no hayan presentado los informes de las mismas.

4.3. Programa

Movimientos ondulatorios y propagación de ondas

Ecuación de ondas. Ondas armónicas.

Generación de ondas mecánicas en sólidos y fluidos. Acústica.

Propagación de ondas: Reflexión y refracción.  Ley de Snell.  

Interferencia, difracción y absorción de ondas.

 

Campos y potenciales electrostáticos

Teoría de campos: campos y fuentes del campo.  

Campo eléctrico en el vacío: Ley de Coulomb.     

Flujo del campo eléctrico: Ley de Gauss. 

Potencial eléctrico y energía potencial eléctrica.

Campo eléctrico en los conductores y en su proximidad.

Capacidad y energía potencial eléctrica.   

Campos eléctricos en dieléctricos.

 

Corrientes eléctricas y Fuerza Magnética

Movimientos de cargas y corrientes eléctricas: Leyes de Ohm y de Joule.

Fuerza magnética: Ley de Lorentz.

 

Campos Magnéticos Estáticos

Campo de inducción B.  Ley de Biot y Savart.

Creación de campos magnéticos por cargas y corrientes.  Ley de Ampère.

Efectos del campo magnético en la materia. Campo H e imanación M.         

 

Inducción y campos electromagnéticos

Inducción electromagnética: leyes de Faraday y de Lenz.

Autoinducción e inducción mutua.

Ecuaciones de Maxwell: Ondas electromagnéticas.

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

Las clases magistrales, los sesiones de problemas y casos y las sesiones de prácticas en el laboratorio se realizan siguiendo horario el establecido por el Centro y publicado antes del comienzo del curso.

Los informes de cada sesión de prácticas se entregan con anterioridad a la sesión siguiente, o en el calendario establecido por el profesor.

Los horarios de tutorías de cada profesor figurarán en la página web del centro.

 

Las fechas y horarios de las actividades principales de esta asignatura serán publicadas en la página web del centro. Esta información será complementada con los anuncios e instrucciones distribuidos desde el Sistema de Gestión de Cursos utilizado (ADD).

En particular, cada semana, el alumno asiste a dos horas de clase teórica y a una de resolución de problemas y casos. Aproximadamente cada dos semanas el alumno realiza una sesión de prácticas de laboratorio de 2 horas de duración (6 sesiones en total) en grupos de un máximo de 15 alumnos. 

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=29906