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Curso : 2020/2021

577 - Programa conjunto en Física-Matemáticas (FisMat)

39111 - Técnicas físicas I


Información del Plan Docente

Año académico:
2020/21
Asignatura:
39111 - Técnicas físicas I
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
577 - Programa conjunto en Física-Matemáticas (FisMat)
Créditos:
8.0
Curso:
2
Periodo de impartición:
Anual
Clase de asignatura:
Obligatoria
Materia:
---

1.Información Básica

1.1.Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

La Física experimental moderna hace uso de sistemas de procesamiento de información basados en la manipulación de señales electrónicas. Para una adecuada comprensión del proceso de adquisición de medidas de un sistema físico, así como la estimación de su grado de fiabilidad es necesario conocer los fundamentos básicos de la instrumentación electrónica básica, así como sus características esenciales, técnicas de calibrado y determinación de la exactitud de las medidas. En el curso de esta asignatura se obtendrán los conocimientos teóricos y prácticos y competencias necesarias para determinar las características que debe tener un sistema de medida electrónico atendiendo a una serie de propiedades específicas del sistema físico bajo estudio, así como a diseñar y emplear una etapa de acondicionado, adquisición de medidas y actuación, tratamiento de los datos y extracción de resultados y a estimar la exactitud del proceso de medida y sus resultados. Los conocimientos teóricos de estadística que el alumno recibe en otras asignaturas del curso (métodos matemáticos) son aquí utilizados y aplicados a situaciones reales de laboratorio.

1.2.Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

Esta asignatura se enmarca en el módulo de Técnicas Físicas y constituye junto con Técnicas Físicas II y Técnicas Físicas III la integración de la docencia práctica de las distintas ramas de la Física en un marco común y coordinado. Siendo el lugar donde se establecen los fundamentos básicos para la determinación experimental de magnitudes físicas.

1.3.Recomendaciones para cursar la asignatura

Se recomienda haber cursado las asignaturas del módulo de Física Clásica así como haber adquirido conocimientos básicos relativos a ecuaciones diferenciales y transformadas integrales contenidos en asignaturas pertenecientes al módulo Métodos Matemáticos.

2.Competencias y resultados de aprendizaje

2.1.Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

Comprender los fundamentos teóricos de la instrumentación electrónica

Analizar y diseñar circuitos electrónicos para la realización de medidas básicas

Establecer y aplicar criterios para la elección de la instrumentación electrónica (equipo y prestaciones)

Diseñar experimentos con instrumentación electrónica básica. Conocer algún paquete de software específico para simulación electrónica

Evaluar la calidad de las medidas; garantizar la exactitud requerida para las medidas realizadas en un proceso experimental

Llevar a cabo y/o verificar procesos de calibración

Establecer y aplicar criterios de aceptación de los equipos de medida de un proceso; controlar la conformidad con las especificaciones técnicas y la compatibilidad de los resultados

Conocer instrumentación específica en diversas áreas de la Física

2.2.Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

Es capaz de modelar la característica de transducción de un sensor de magnitud física

Es capaz de analizar un circuito electrónico en el campo transformado

Es capaz de diseñar y simular un circuito electrónico de medición de una magnitud física cumpliendo unas especificaciones dadas

Es capaz de determinar tolerancias y especificaciones para un proceso experimental o un equipo de medida

Es capaz de interpretar un certificado de calibración

Es capaz de elaborar un método de calibración interna

Es capaz de establecer intervalos de control y verificación en un proceso de medida

Es capaz de diseñar las distintas etapas para la realización de una medida experimental y calcular la contribución de cada una de ellas a la incertidumbre final

2.3.Importancia de los resultados de aprendizaje

Las competencias adquiridas en el curso de esta asignatura capacitan al alumno para seleccionar el tipo de instrumentación más apropiado en función de las magnitudes que se vayan a medir así como de las características físicas del sistema bajo estudio. La asignatura proporciona los conocimientos necesarios para llevar a cabo el análisis y diseño de los correspondientes circuitos electrónicos, así como a establecer los procesos de calibración y determinación de la fiabilidad de las medidas de acuerdo con las características y condiciones del sistema de medida empleado. El alumno estará capacitado para realizar adecuadamente todos los pasos necesarios para diseñar un sistema básico de medida y actuación en función de un conjunto de requisitos: simulación eléctrica, selección de los bloques electrónicos de acondicionado básicos, realización de las medidas con los instrumentos correspondientes y determinación de la fiabilidad de las medidas, haciendo uso de la metodología estadística básica de tratamiento de datos experimentales, estimación de parámetros físicos a partir de los mismos y de su incertidumbre. La transversalidad de sus contenidos hace de la asignatura especialmente relevante para cualquier estudiante del grado en Física independientemente de sus preferencias.

Por otro lado, esta asignatura permitirá al alumno desarrollar su capacidad crítica y de análisis de forma que sea capaz de tomar decisiones debidamente razonadas.

3.Evaluación

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

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluacion

1. Realización de una prueba teórico-práctica en fecha preestablecida por el profesorado. Con esta parte se pueden conseguir hasta 5 puntos, siendo necesario obtener un mínimo de 2.5

(50%)

2.1 Resolución de ejercicios derivados de las clases teóricas, su entrega en las fechas marcadas y la posible presentación en clase. Los ejercicios no entregados en plazo se calificarán con 0 puntos. 

2.2 Realización de pruebas autoevaluadas, presentación de proyectos, trabajos temáticos en fecha preestablecida por el profesorado.

Con esta parte se pueden conseguir hasta 2 puntos.

(20%)

3. Resolución del cuestionario correspondiente a cada sesión práctica y su entrega en las fechas marcadas. Los cuestionarios no entregados en plazo se calificarán con 0 puntos. Con esta parte se pueden conseguir hasta 3 puntos. Siendo necesario obtener un mínimo de 1.5

(30%)

Superación de la asignatura mediante una prueba global única

El alumno que no haya superado la asignatura con las anteriores actividades propuestas, o que desee subir la nota podrá optar por la realización de una prueba teórico-práctica, en fecha establecida por el calendario oficial de exámenes.

4.Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1.Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

Las metodologías de enseñanza-aprendizaje que se plantean para conseguir los objetivos planteados y adquirir las competencias son las siguientes:

•Clases de teoría

•Clases de problemas

•Clases de laboratorio

•Trabajos temáticos propuestos

•Seminarios y proyectos. Relación de seminarios y proyectos propuestos:

•Seminario Laboratorio Electrónico 

•Seminario Transformada de Laplace

•Proyecto Espectro en Frecuencia

•Seminario Planificación de medidas

•Seminario Instrumentación específica en física

•Seminario herramienta Microcap

•Realización de pruebas evaluativas

4.2.Actividades de aprendizaje

Las actividades docentes y de evaluación se llevarán a cabo de modo presencial salvo que, debido a la situación sanitaria, las disposiciones emitidas por las autoridades competentes y por la Universidad de Zaragoza dispongan realizarlas de forma telemática.

Las actividades de aprendizaje de esta asignatura incluyen clases de teoría, clases de problemas, clases de laboratorio, trabajos temáticos propuestos, seminarios y proyectos.

4.3.Programa

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades...

Bloque I Conceptos Básicos 

  • Tipos de señales
  • Variables físico-eléctricas
  • Sensores físicos: fundamentos y modelado. Aplicaciones.
  • Leyes y equivalencias fundamentales

Bloque II Campo transformado 

  • Circuitos en el campo transformado
  • Función de red
  • Régimen sinusoidal permanente

Bloque III Métodos sistemáticos de análisis 

  • Análisis de circuitos

Bloque IV Circuitos y sistemas equivalentes 

  • Thévenin y Norton
  • Cuadrupolos

Bloque V Metrología 

  • Conceptos básicos de metrología
  • Calidad en la metrología
  • Introducción a unidades y patrones

Bloque VI Instrumentación básica 

  • Instrumentación básica
  • Características de un sistema electrónico

Bloque VII Características básicas de medida 

  • Características asociadas al diseño
  • Características asociadas al comportamiento
  • Características asociadas a la fiabilidad
  • Criterios de selección

Prácticas de laboratorio:

Sesión 1: Medida variables físico-eléctricas

Sesión 2: Tipos de procesado de señal

Sesión 3: Filtrado y acondicionado de señales

Sesión 4: Metrología de radiación con un contador Geiger

Sesión 5: Aplicación de herramientas estadísticas en la medida de magnitudes físicas

Sesión 6: Sistema electrónico de medida de magnitudes físicas y actuación

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

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

La distribución, en función de los créditos, de las distintas actividades programadas es la  siguiente:

- Clases teoría, problemas y pruebas evaluativas: 5 ECTS

- Clases prácticas: 3 ECTS

La distribución de las diferentes actividades vendrá dada en función del calendario académico del curso correspondiente. Respecto a las diferentes pruebas evaluativas se realizará en la fechas establecidas con antelación por el profesorado y el periodo oficial de exámenes marcado por el centro.

Las clases de teoría y de problemas se imparten a lo largo del primer y segundo semestres del segundo curso del Grado en Física.

Las clases prácticas comenzarán en el segundo semestre

Sesiones de evaluación: Las sesiones de evaluación mediante una prueba escrita global son las que el Decanato de la Facultad de Ciencias determina y publica cada año en su página web.

La prueba experimental se realizará en el siguiente día lectivo tras la prueba escrita global.

4.5.Bibliografía y recursos recomendados


Curso : 2020/2021

577 - Joint Program in Physics and Mathematics

39111 -


Información del Plan Docente

Academic Year:
2020/21
Subject:
39111 -
Faculty / School:
100 -
Degree:
577 - Joint Program in Physics and Mathematics
ECTS:
8.0
Year:
2
Semester:
Annual
Subject Type:
Compulsory
Module:
---

1.General information

1.1.Aims of the course

1.2.Context and importance of this course in the degree

1.3.Recommendations to take this course

2.Learning goals

2.1.Competences

2.2.Learning goals

2.3.Importance of learning goals

3.Assessment (1st and 2nd call)

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

4.Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1.Methodological overview

The methodology followed in this course is oriented towards achievement of the learning objectives and acquire the specific skills. A wide range of teaching and learning tasks are implemented, such as:

  • Lecture classes
  • Problems sessions
  • Laboratory sessions
  • Assignment proposal
  • Seminars and projects
  • Electronic laboratory sessions
  • Laplace transform
  • Frequency spectrum project
  • Measurement planning
  • Specific instrumentation in physics
  • EDA tools
  • Assessment and self-assessment test

Students are expected to participate actively in the class throughout the semester.

Classroom materials will be available via Moodle. These include a repository of the lecture notes used in class, the course syllabus, as well as other learning resources such as self‐assessment tests, laboratory material (data sheet, manuals, etc). Further information regarding the course will be provided on the first day of class.

4.2.Learning tasks

The 8 ECTS course includes the following learning tasks:

  • Lectures, practice sessions and assessment tests: (5 ECTS): Lecture notes problems sets will be available for the students. At the end of each topic, some of the problems will be solved in class by the teacher and the rest will be done individually or in a group.
  • Laboratory sessions: 3 ECTS: 4-hour sessions where students are provided with the practical exercises' instructions to be done as well as a theoretical introduction to the session's contents. The students must do a previous test on line.

4.3.Syllabus

The course will address the following topics

Lectures

Section I Basics

  1. Types of signals
  2. Physical and electrical variables
  3. Foundations and modeling of physical sensors. Applications.
  4. Fundamental laws and equivalences

Section II Transformed Field

  1. Circuits in the transformed field
  2. Network Function
  3. Permanent sinusoidal regime

Section III Systematic methods of analysis

  1. Circuit analysis

Section IV Equivalent circuits and systems

  1. Thévenin and Norton
  2. Quadrupole

Section V Metrology

  1. Basics of metrology
  2. Quality in metrology
  3. Introduction to units and patterns

Section VI Basic Instrumentation

  1. Basic instrumentation
  2. Features of an electronic system

Section VII Basic measurement characteristics

  1. Characteristics related to design
  2. Characteristics related to behavior
  3. Characteristics related to reliability
  4. Selection criteria

Laboratory sessions:

  • Session 1: Measurement of physical and electrical variables
  • Session 2: Types of signal processing
  • Session 3: Filtering and signal conditioning
  • Session 4: Radiation metrology with a Geiger counter
  • Session 5: Application of statistical tools to measure physical quantities
  • Session 6: Electronic measurement and actuation system for physical magnitudes

4.4.Course planning and calendar

Further information concerning the timetable, classroom, assessment dates and other details regarding this course, will be provided on the first day of class o r please refer to the Faculty of sciences website.

4.5.Bibliography and recommended resources