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Academic Year/course: 2018/19

470 - Bachelor's Degree in Architecture Studies

30705 - Physics 2


Syllabus Information

Academic Year:
2018/19
Subject:
30705 - Physics 2
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
470 - Bachelor's Degree in Architecture Studies
ECTS:
6.0
Year:
1
Semester:
Second semester
Subject Type:
Basic Education
Module:
---

1.1. Aims of the course

Physics 2 is part of the basic training block of the degree program in Architecture Studies. It is a subject of 6 ECTS, compulsory and taught in the second semester of the first year of the Degree. Together with Physics 1 in the first semester, Physics 2 gives an introduction to physics that, in addition to providing basic scientific knowledge of the fundamental laws of Nature, should serve as a basis for technical subjects of higher courses of the degree in Architecture.

It begins with the study of the topics of electric field, and current.

Then it treats the basic mechanisms of heat transmission and an introduction to the thermal machines. 

The next block is dedicated to the propagation of waves, where the nature and the features of the sound are emphasized.

Finally, in the last part of the semester, some basic concepts of geometrical and wave optics are studied.

1.2. Context and importance of this course in the degree

On the one hand, being a subject of basic training, the knowledge and the abilities acquired should serve as a basis for subjects of later courses of the degree (such as Conditioning, services and facilities) related to the evaluation of the energy cost of buildings, safety problems or comfort features.

On the other hand, and more generally, the activities carried out imply the development of reasoning, analysis and synthesis, and problem solving capacities.

1.3. Recommendations to take this course

Class attendance is a FUNDAMENTAL factor in the follow-up of this subject.

The experience acquired in the past courses shows a strong correlation between the ACTIVE student attendance with the final results achieved. Before the beginning of the classes, it is strongly recommended to read and complete the questionnaires of the ZERO COURSE of PHYSICS (accessible via Moodle), complemented by the study of any gaps that may be present and evidenced in the process. The study and continuous work are essential to achieve an adequate mastery of the contents and their application in problems and lab sessions. When studying physics usually many doubts arise, that it is important to resolve as soon as possible to guarantee any correct progress. To solve them, the student can profit of the advice of the teacher, both during the classes, and in the office hours specially designed for it either individually or in small groups.

4.1. Methodological overview

The learning process that is designed for this subject is based on the following:

 

. Theory sessions will focus on the explanation of the physical principles as well as on the resolution of selected problems.

Throughout the semester assessment tests will be conducted in order to check the understanding of the topics under study.

 

-Scheduled problem classes. In general, each problem class will cover topics belonging to one module. (See the program)

 

-Laboratory sessions, in which the students must carry out simple physics experiments, under the teacher supervision, and the support of a manual. Students must prepare a lab report for each experiment including their experimental results as well as data analysis and a brief discussion

 

- Throughout the semester students may be asked to prepare some academic works to be submitted in writing and presented in an interview with the teacher.

4.2. Learning tasks

The scheduled activities to achieve the expected learning results are:

 

Theory and problem classes

At the beginning of the lecture the teacher will make a brief presentation of the subject, referring it to a more general context and highlighting the relationships with other items. Applications of the studied concepts will be emphasizes throughout each session giving general guidelines for problem solving. During problem classes the increase of the participation of students is pursued. The students are encouraged to solve some selected problems and explain them to the class group. Besides, dialogue will be promoted so that the questions/answers of the students should allow the teacher to perceive the learning progress of the group.

 

Laboratory sessions

The group is divided in several laboratory subgroups -of about 14-16- students that are organized in pairs to carry out the lab work.

The laboratory program is designed according to the scheduled classes of theory. The student will have a detailed script of the practical works to perform as well as guidance on the proper presentation of the results.

 

Academic work and oral presentations

Students can autonomously perform an academic work (of appropriate level for 1st year students) previously authorized by the teacher and under his supervision. The work must be submitted in writing, in advance of the compulsory oral presentation.

 

Tutorial support

Tutorial support is offered to the students, who can book an appointment with the teacher to solve any question concerning the program items.

 

4.3. Syllabus

I.  Electric Fields and Currents

A.  Electric Field and Electric Potential

  1. Coulomb´s Law.

  2. Electric Flux and Gauss´s Theorem.

  3. Electric Potential.

  4. Conductors and Dielectric Materials. Capacitors.

B.  Direct Currents.

  1. Ohm´s Laws.

  2. Joule Effect and Energy Dissipation.

     

    II. Thermodynamics and Calorimetry

A. Heat and Temperature

  1. Temperature. Thermal Expansion. Thermal Stress.

  2. Specific Heat and Thermal Capacity.

  3. Mechanisms of Heat Transmission. Fourier´s Equation.

B. Thermodynamics and Thermal Machines.

  1. Work and Heat in Thermodynamics.

  2. The First Law of Thermodynamics: Thermodynamic Processes.

  3. The Second Law of Thermodynamics: Thermodynamic Cycles. Thermal Engines.

     

    III. Oscillatory Motion and Waves.

  1. Nature of the Waves.

  2. Waves Superposition Principle

  3. Sound Waves. Intensity of Sound. Tone and Timbre.

  4. Reverberation. Sound Absorption. Sound Insulation.

     

    IV. Light and Colour

  1. The Nature of Light. Electromagnetic Waves.

  2. Reflection and Refraction.

  3. Geometric Optics.

  4. Light Polarization. Interference

  5. Fotometry and Colourimetry.

4.4. Course planning and calendar

Lectures (3 or 4 hours a week, on alternate weeks) and laboratory sessions (2 hours a week on alternate weeks for each subgroup) are taught according to the schedule established, published well in advance at the beginning of the term.

The laboratory reports have to be delivered at the end of the corresponding experimental class.

Appointments for oral presentation of academic works will be set up with the students

 

4.5. Bibliography and recommended resources

Bibliography

Main Reference Text

  • Sears - Zemansky -Young - Freedman, University Physics, Vol.2, Ed. Pearson Addison Wesley, 13th Ed.

    Alternative Choices

  • P. Tipler,  G. Mosca, Physics for Scientists and Engineers, Vol. 2 (Mechanics, Oscillations and Waves, Thermodynamics) 6th Ed.

  • R. A. Serway, J. W. Jewett, Physics, Vol. 2, (Mechanics, Oscillations and Waves, Thermodynamics), Ed. Thomson, 7th Ed.

    Complementary Bibliography for Specific Aspects of the Course:

  • A.P. French, Oscillations and Waves,


Curso Académico: 2018/19

470 - Graduado en Estudios en Arquitectura

30705 - Física 2


Información del Plan Docente

Año académico:
2018/19
Asignatura:
30705 - Física 2
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
470 - Graduado en Estudios en Arquitectura
Créditos:
6.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Formación básica
Módulo:
Física

1.1. Objetivos de la asignatura

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

Esta asignatura pretende proporcionar al alumno el conocimiento básico de algunos sistemas físicos importantes para la arquitectura y las herramientas necesarias para resolver problemas relacionados con ellos. Como asignatura de formación básica que es, los conocimientos adquiridos y las herramientas asimiladas deben servir como base para asignaturas de cursos posteriores, como Acondicionamiento, servicios e instalaciones. Así, la asignatura comienza con el estudio de los mecanismos básicos de transmisión de calor y del funcionamiento de máquinas térmicas, cuya comprensión es necesaria para entender el balance energético de cualquier edificación. El estudio de fenómenos eléctricos proporcionará la base para valorar su incidencia en diversos aspectos del acondicionamiento eléctrico, consumo… Por lo que respecta a los fundamentos de propagación de ondas, aplicados fundamentalmente al sonido, su comprensión permitirá al estudiante profundizar más adelante en el campo de la acústica arquitectónica.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

Por una parte, al tratarse de una asignatura de formación básica, los conocimientos adquiridos y las herramientas asimiladas deben servir como base para asignaturas de cursos posteriores del grado, (como Acondicionamiento, servicios e instalaciones) relacionadas con la evaluación del costo energético de los edificios, la seguridad o con diversos factores derivados del confort.

Por otra parte, y con carácter más general, las actividades que se realizan llevan implícito el desarrollo de las capacidades de razonamiento, análisis y síntesis, y de resolución de problemas

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

La asistencia a clase constituye un factor FUNDAMENTAL en el seguimiento de esta asignatura. La experiencia adquirida en los cursos pasados pone de manifiesto una fuerte correlación entre la asistencia ACTIVA de los estudiantes con los resultados finales conseguidos.

Previamente al comienzo de las clases se recomienda la lectura y realización de los cuestionarios del CURSO ZERO de FÍSICA (accesible via Moodle), complementada por el estudio de las lagunas eventualmente presentes y que se evidencien en el proceso.

El estudio y trabajo continuado son esenciales para alcanzar un adecuado dominio de los contenidos y su aplicación en problemas y experiencias de laboratorio. Cuando se estudia física es inevitable que surjan dudas, que es importante resolver cuanto antes para garantizar el progreso correcto en esta materia. Para ayudar a resolverlas, el estudiante cuenta con la asesoría del profesor, tanto durante las clases como en las horas de tutoría especialmente destinadas a ello, de forma individual o en pequeños grupos.

2.1. Competencias

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

Conocimiento adecuado y aplicado a la arquitectura y al urbanismo de: Los principios de la mecánica general, la estática,la geometría de masas y los campos vectoriales y tensoriales; Los principios de termodinámica, acústica y óptica. C.E.7.OB

 

Conocimiento adecuado y aplicado a la arquitectura y al urbanismo de: Los principios de mecánica de fluidos, hidráulica,electricidad y electromagnetismo. C.E.8.OB

2.2. Resultados de aprendizaje

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

Conoce los fundamentos de los fenómenos físicos relacionados con el equipamiento y el acondicionamiento térmico, acústico, electromagnético y lumínico de los edificios y otros espacios urbanos.

Sabe resolver problemas, analizando los modelos físicos simplificados correspondientes a situaciones reales y teniendo en cuenta las implicaciones de las aproximaciones realizadas.

Es capaz de explicar, tanto de forma oral como escrita y utilizando un lenguaje científico apropiado, los conceptos básicos de la asignatura y los procesos de resolución de problemas.

Es capaz de ejecutar sencillas experiencias guiadas de laboratorio, analizar sus resultados experimentales teniendo en cuenta las incertidumbres en las medidas y reflejar de forma resumida, pero clara y precisa el trabajo realizado.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Los resultados de aprendizaje que se obtienen en la asignatura son esenciales para proporcionar un conocimiento técnico básico y las herramientas necesarias para resolver problemas simplificados relacionados con situaciones reales que se presentan en el ámbito de la Arquitectura.

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 evaluación

1. A lo largo del cuatrimestre se podrán realizar varias pruebas parciales, basadas en preguntas cortas o tipo test, orientadas a evaluar de forma continuada la comprensión de los conceptos teóricos fundamentales.

 

2. A lo largo del cuatrimestre se propondrán a los alumnos series de problemas y/o un trabajo para ser realizados en grupos pequeños, de forma autónoma, bajo la tutela del profesor. Se calificará el material entregado por escrito y su presentación oral ante el profesor.

 

3. Evaluación continuada del trabajo en el laboratorio. Los alumnos, por parejas, deben completar un cuestionario o elaborar un breve informe de cada una de las prácticas, que debe ser entregado al profesor al final de la sesión correspondiente.

 

4. Finalizado el cuatrimestre, en el periodo oficial de exámenes tendrá lugar una prueba escrita que constará de una parte de problemas y otra de teoría y cuestiones.  

La calificación final de la asignatura se calculará teniendo en cuenta los siguientes aspectos:

 

a) Pruebas escritas: mínimo 75% de la calificación de la asignatura. Si el alumno opta por no hacer trabajo tutelado, el peso de esta parte será 85%.

     i.  Examen de problemas (al final cuatrimestre). 65 % de la calificación de este apartado.

     ii. Examen de teoría y cuestiones: 35 % de la calificación de este apartado

 

Los alumnos que hayan superado las pruebas breves mencionados en el punto 1 podrán optar por no realizar la parte correspondiente del examen final, manteniendo la nota obtenida en la evaluación continua.

 

b) Trabajos tutelados. Facultativo, 10% de la nota final.

 

c) Laboratorio: evaluación continuada.  La calificación de estos trabajos supone el 15% de la nota final.

En cualquier caso, para poder aprobar la asignatura, se exigirá:

     - Una nota mínima de 4 en el apartado a), siendo necesario obtener un mínimo de 3,5 en cualquiera de las dos partes (problemas y cuestiones-teoría).

     - Una nota mínima de 5 en la evaluación de cada una de las prácticas de laboratorio del apartado (c).  En caso de que la calificación de los informes fuera inferior, el alumno deberá realizar un examen de laboratorio para superar esta parte de la asignatura.

4.1. Presentación metodológica general

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

-Sesiones teóricas, impartidas al grupo completo, en las que el profesor explicará los principios básicos de la asignatura y resolverá algunos problemas seleccionados. (Ver programa de la asignatura).

A lo largo del cuatrimestre se realizarán pruebas breves de evaluación enfocadas a comprobar la comprensión de los principios teóricos más importantes de cada parte de la asignatura.

-Clases de problemas, en las que los alumnos deberán trabajar en una serie de problemas previamente seleccionados, bajo la guía de los profesores. (dos profesores en el aula)

-Prácticas de laboratorio, que consistirán en la realización de un  trabajo experimental, siguiendo las indicaciones recogidas en los guiones de prácticas, con la supervisión de un profesor. Los alumnos deberán completar un informe que recoja los resultados experimentales obtenidos y las respuestas a las preguntas planteadas.

-A lo largo del cuatrimestre los alumnos podrán realizar un trabajo tutorizado, que deberán presentar por escrito y oralmente ante el profesor.

4.2. Actividades de aprendizaje


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

 

Clases de teoría y problemas, impartidas al grupo completo

 

Al principio de las clases de teoría el profesor hará una breve presentación de lo que se va a explicar, situándolo en el contexto de la asignatura. La exposición de los conceptos se complementara con sesiones intercaladas de problemas, en las que el profesor insistirá en las aplicaciones de los conceptos básicos estudiados y dará a los alumnos guías generales para la resolución de problemas. En general esos problemas, correspondientes a los temas tratados, se elegirán de la colección proporcionada al alumno. El aprovechamiento de estas clases aumenta con la participación de los alumnos, cuyas preguntas, además de agilizar la exposición, permiten que el profesor perciba el grado de seguimiento de la asignatura. Algunos de estos problemas se propondrán específicamente a los alumnos quienes, de forma voluntaria, podrán resolverlos ante la clase.

 

Realización de prácticas de laboratorio.

Los estudiantes acuden al laboratorio en grupos de alrededor de 14 alumnos y se organizan en parejas para la realización del trabajo. Antes de comenzar las prácticas, el alumno dispondrá de los guiones de las prácticas que tendrá que realizar a lo largo del cuatrimeste,  así como una guía sobre la correcta presentación de los resultados. El programa de prácticas está diseñado de acuerdo con el desarrollo temporal de las clases de teoría, de manera que el alumno pueda aprovechar al máximo su paso por el laboratorio.

 

Realización de trabajos tutorizados y presentación oral.

Con carácter voluntario, los estudiantes podran realizar de forma autónoma un trabajo previamente autorizado por el profesor, contando con su tutorizacion. El trabajo deberá ser presentado por escrito con antelación a su exposición oral (obligatoria).

 

Tutorías

En el horario previsto para las tutorías los alumnos pueden plantear al profesor las dudas que surgen en el estudio de la asignatura. Para evitar esperas innecesarias, los alumnos interesados pueden reservar cita con el profesor, a través de la plataforma Moodle.

 

Trabajo personal

4.3. Programa

CAMPO ELECTRICO. CORRIENTE ELÉCTRICA

  1. Campo eléctrico y potencial eléctrico

      1. Ley de Coulomb.

      2. Flujo de campo eléctrico. Teorema de Gauss.

      3. Potencial eléctrico.

      4. Materiales conductores y dieléctricos.  Condensadores.

  2. Corriente continua.
    1.  Ley de Ohm. 

    2.  Efecto Joule y disipación de energía.

       

TERMODINÁMICA

  1. Calor y temperatura

    1. Temperatura. Dilatación térmica. Esfuerzos térmicos.

    2. Calor específico y capacidad calorífica.

    3. Mecanismos de transmisión de calor. Ley de Fourier

  2. Fundamentos de termodinámica.

    1. Trabajo en termodinámica.

    2. Primer principio de la termodinámica: transformaciones termodinámicas.

    3. Segundo principio: ciclos termodinámicos. Máquinas térmicas

 

 MOVIMIENTO ONDULATORIO.

  1. Naturaleza de las ondas.

  2. Ondas sonoras. Intensidad del sonido. Tono y timbre.

  3. Superposición de ondas.

  4. Reverberación. Absorción del sonido. Aislamiento acústico.

 

 LUZ Y COLOR

  1. Naturaleza de la luz. Ondas electromagnéticas.

  2. Reflexión y refracción.

  3. Óptica geométrica.

  4. Polarización de la luz. Interferencia

  5. Fotometría y colorimetría.

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

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

- Las clases magistrales (3 o 4 horas en semanas alternas) y las sesiones de prácticas en el laboratorio (2 horas a la semana, en semanas alternas) se imparte según el horario establecido, publicado con anterioridad a la fecha de comienzo del curso.

- Los trabajos de las prácticas de laboratorio deben entregarse al finalizar la sesión correspondiente. 

- La presentación de los trabajos realizados en grupo se acuerda con cada grupo en función de la disponibilidad horaria.

 

- Realización de una o más pruebas escritas parciales, distribuidas a lo largo del cuatrimestre, al terminar bloques temáticos.

- Entrega del trabajo de cada práctica de laboratorio al finalizar la sesión correspondiente.

- Realización de un examen escrito a final del cuatrimestre, en fecha determinada por el centro.

NOTA: Desde el principio del cuatrimestre los alumnos dispondrán del calendario detallado de actividades, elaborado de forma coordinada teniendo en cuenta todas las asignaturas del periodo.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

Libro de texto recomendado

  • 1. Física universitaria / Francis W. Sears ... [et al.] ; contribución de los autores, A. Lewis Ford ; traducción, Roberto Escalona García ; revisión técnica, Jorge Lomas Treviño ... [et al.] . - 11ª ed. México : Pearson Educación, cop. 2004

Textos alternativos

  • 2. Tipler, Paul A.. Física para la ciencia y la tecnología. Vol. 2, / Paul A. Tipler, Gene Mosca ; [coordinador y traductor José Casas-Vázquez ; traductores Albert Bramon Planas ... et al.]. - 6ª ed. Barcelona : Reverté, D.L. 2010
  • 3. Serway, Raymond A.. Física / Raymond A.Serway . - 4a ed. México [etc.] : McGraw-Hill, cop.1997

Textos complementarios para partes específicas de la asignatura

  • 4. French, A. P.. Vibraciones y ondas / A.P. French ; [versión española por José Aguilar Peris, Juan de la Rubia Pacheco] Barcelona: Reverté, imp. 2006