Curso Académico:
2022/23
436 - Graduado en Ingeniería de Tecnologías Industriales
30006 - Física II
Información del Plan Docente
Año académico:
2022/23
Asignatura:
30006 - Física II
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
436 - Graduado en Ingeniería de Tecnologías Industriales
Créditos:
6.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
436-Primer semestre o Segundo semestre
107-Segundo semestre
Clase de asignatura:
Formación básica
Materia:
Física
1.1. Objetivos de la asignatura
La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:
La asignatura Física II proporciona en una primera parte los conceptos y leyes básicas relacionadas con los campos electromagnéticos. Se finaliza con la obtención de las ecuaciones de Maxwell en forma integral. También se muestran los conceptos ondulatorios desde un punto de vista general a la vez que el análisis detallado de las peculiaridades de aquellos fenómenos ondulatorios de interés en la ingeniería: las ondas en sólidos y fluidos (acústica), las ondas electromagnéticas y la óptica. Estos conocimientos son esenciales en la formación de un Graduado en Ingeniería.
De forma general se estudiarán los fenómenos fundamentales, leyes y principios que conforman la asignatura, haciendo hincapié en la generalidad y validez de los mismos independientemente del contexto específico en el que se estudien. También se insistirá en la utilización de unas herramientas matemáticas de validez también general independientemente de su contexto físico concreto.
Por otra parte, y dado el carácter específico de la titulación, se intentará mostrar la aplicación de los conceptos físicos a problemas del ámbito del Grado. Para ello se hará especial énfasis en que las prácticas y problemas conecten directamente con la titulación.
Con respecto a los Objetivos de Desarrollo Sostenible, ODS, de la Agenda 2030 (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), los contenidos evaluables de esta asignatura no contribuyen de forma directa a su consecución. Sin embargo, son imprescindibles para fundamentar los conocimientos posteriores del resto de la titulación que sí se relacionan más directamente con los ODS y la Agenda 2030.
1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación
La asignatura de Física II forma parte del bloque de formación básica del plan de estudios del Grado. Se trata de una asignatura de 6 ECTS, que se imparte en el segundo cuatrimestre del primer curso, y representa la segunda parte de la materia Física, que tiene como primera parte la asignatura Física I del cuatrimestre precedente.
La asignatura presenta las bases conceptuales del electromagnetismo y de los fenómenos ondulatorios y constituye la formación física de soporte de diversas asignaturas obligatorias y optativas de la titulación, como Fundamentos de Electrotecnia, Fundamentos de Ingeniería de Materiales o Fundamentos de Electrónica.
1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura
Son recomendables los conocimientos previos de Física I ya que algunos contenidos de la asignatura se fundamentaran en conceptos mecánicos impartidos en la primera parte de la materia. Así mismo, es importante haber cursado la asignatura Matemáticas I en el primer cuatrimestre ya que proporciona las bases del cálculo diferencial e integral necesario en la Física II. El estudio y trabajo continuado son fundamentales para superar con el máximo aprovechamiento esta asignatura. Cuando surjan dudas, es importante resolverlas cuanto antes para garantizar el progreso correcto en esta materia. Para ayudarle a resolver sus dudas, el estudiante cuenta con la asesoría del profesor, tanto durante las clases como, especialmente, en las horas de tutoría especialmente destinadas a ello.
2. Competencias y resultados de aprendizaje
2.1. Competencias
Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...
COMPETENCIAS ESPECÍFICAS:
- Comprensión y dominio de los conceptos básicos sobre las leyes generales de los campos, las ondas y el electromagnetismo y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.
COMPETENCIAS GENERALES:
- Capacidad para resolver problemas y tomar decisiones con iniciativa, creatividad y razonamiento crítico.
- Capacidad para aprender de forma continuada y desarrollar estrategias de aprendizaje autónomo
2.2. Resultados de aprendizaje
El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...
Resultados generales del aprendizaje:
1. Conoce los conceptos y leyes fundamentales de los campos, las ondas y el electromagnetismo, y su aplicación correcta a problemas básicos en ingeniería.
2. Analiza problemas que integran distintos aspectos de la Física, utilizando una visión y conocimiento global de la misma, siendo capaz de discernir los variados fundamentos físicos que subyacen en una aplicación técnica, dispositivo o sistema real.
3. Conoce las unidades y orden de magnitud de las magnitudes físicas definidas en los distintas partes de la materia.
4. Resuelve de forma completa y razonada ejercicios y problemas de Física, alcanzando un resultado numérico correcto y expresándolo en las unidades físicas adecuadas.
5. Utiliza correctamente métodos básicos de medida experimental y trata, presenta e interpreta los datos obtenidos, relacionándolos con las magnitudes y leyes físicas adecuadas.
6. 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.
Resultados específicos del aprendizaje:
1. Conoce las propiedades principales de los campos eléctrico y magnético, las leyes clásicas del electromagnetismo que los describen y relacionan, el significado de las mismas, su base experimental y su aplicación a problemas básicos de ingeniería.
2. 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 de los materiales y sus parámetros característicos. Obtiene y maneja la energía asociada a los campos magnético y eléctrico.
3. Comprende la generalización de la ley de Ampère y que las ecuaciones de Maxwell, en forma integral, representan las leyes estudiadas en el electromagnetismo.
4. Reconoce la dependencia espacio-temporal asociada a los fenómenos de propagación de ondas, conoce su ecuación diferencial unidimensional, así como sus soluciones armónicas.
5. Conoce los aspectos energético-geométricos en ondas tridimensionales, los fenómenos básicos relacionados con la velocidad de propagación y la superposición de ondas (interferencias y difracción)
6. Es capaz de analizar la propagación de ondas mecánicas en fluidos y sólidos. Conoce el mecanismo básico de audición, las curvas de respuesta auditiva y usa correctamente el concepto de nivel de intensidad acústico.
7. Reconoce las principales propiedades de las ondas de cada región del espectro electromagnético, sus fuentes de generación y dispositivos de detección. En particular identifica el espectro óptico, maneja los fenómenos de reflexión, refracción, dispersión, polarización y los aspectos básicos de la interacción de la luz con la materia.
2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje
Los resultados de aprendizaje de la asignatura son fundamentales porque proporcionan al alumno un conocimiento básico y las herramientas necesarias para resolver problemas simplificados relacionados con los campos, las ondas y el electromagnetismo que se presentan en el ámbito de la Ingeniería Industrial. A su vez son el punto de partida que se utilizará como base en diversas asignaturas del Grado.
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:
A lo largo del semestre se realizarán dos pruebas escritas que podrán incluir preguntas cortas y problemas. Se pretende
promover el trabajo continuado del alumno. En particular, esto favorecerá que pueda seguir con mejor aprovechamiento
los contenidos de la asignatura, que se van construyendo sobre los anteriores.
La calificación obtenida en cada una de estas pruebas supondrá el 35% de la nota final, si el alumno escoge incorporarla
a su evaluación global. En ellas se evaluarán los resultados generales del aprendizaje 1, 2, 3 y 4.
La evaluación de las sesiones de laboratorio comprobará la consecución de los resultados generales del aprendizaje 3 y 5. Supondrá un 20% de la calificación final y será de carácter eliminatorio, es decir, deberá aprobarse para poder superar la asignatura. En la modalidad de evaluación continua, los estudiantes entregarán al final de cada sesión práctica un cuestionario en el que se plasmarán los datos experimentales obtenidos, así como su posterior tratamiento. La nota final obtenida será el promedio de la de todos los cuestionarios. Para poder acogerse a esta modalidad será necesario asistir a todas las sesiones y obtener una calificación superior a cinco. En la modalidad de evaluación global, los estudiantes realizarán un examen consistente en completar de forma individual y sin la ayuda del profesor una de las prácticas propuestas.
Se propondrá un trabajo tutelado de carácter práctico que permitirá evaluar los resultados generales del aprendizaje 1, 2, 3 y 4 (ocasionalmente el 5 y el 6). Esta parte constituye un 10% de la nota final de la asignatura.
Para superar la asignatura será necesario obtener al menos cinco puntos en la nota final resultante de tener en cuenta las calificaciones de todas las pruebas. Además, se requiere:
a) una puntuación mínima de cuatro puntos sobre diez en cada una de las pruebas parciales
b) una puntuación mínima de cinco puntos sobre diez en la de laboratorio.
Si no se cumplen las condiciones a) y b), la nota máxima que podrá obtenerse será de 4.6 puntos sobre 10 (Suspenso).
Al final del semestre, según el calendario de exámenes del centro, se realizará una prueba escrita global de la asignatura, de estructura análoga a la de las pruebas intermedias, que permitirá a quien lo desee volver a ser evaluado para mejorar la nota obtenida en aquellas o alcanzar el mínimo exigido para aprobar la asignatura. Esta prueba supondrá por tanto hasta un 70% de la calificación final, en función de que el alumno utilice o no la puntuación obtenida en las pruebas parciales. En esta prueba se evaluarán los resultados generales del aprendizaje 1, 2, 3 y 4.
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:
- Clases magistrales, impartidas al grupo completo, en las que el profesor explicará los principios básicos de la asignatura y resolverá algunos problemas seleccionados de aplicación de la asignatura a la titulación. Estos problemas se extraerán fundamentalmente de la colección que el profesor proporciona al estudiante al comienzo del cuatrimestre. Se potenciará la participación de los alumnos en esta actividad mediante la planificación de las clases de problemas. Es decir, se indicará de manera previa los problemas que vayan a ser analizados en el aula para que el estudiante pueda reflexionar sobre ellos e intervenir en su resolución.
- Prácticas de laboratorio que se distribuyen a lo largo del cuatrimestre y cuya valoración formará parte de la calificación final de la asignatura. Se trabajará de forma individual sobre cada montaje de laboratorio, contando para ello con un guión previamente entregado por parte de los profesores y un cuestionario que recoge los datos tomados y su análisis.
- Actividades en grupos pequeños que pueden ser: seminarios en los que se profundiza en algún tema de la asignatura de interés en la titulación, experiencias de laboratorio avanzadas, trabajos tutelados de los alumnos, etc.
- El trabajo autónomo, estudiando la materia y aplicándola a la resolución de ejercicios. Esta actividad es fundamental en el proceso de aprendizaje del alumno y para la superación de las actividades de evaluación.
- Tutorías, que pueden relacionarse con cualquier parte de la asignatura y se enfatizará que el estudiante acuda a ellas con planteamientos convenientemente claros y reflexionados.
4.2. Actividades de aprendizaje
El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades:
Clases magistrales
Se desarrollarán a lo largo del cuatrimestre en el horario asignado por el centro, con un promedio de dos horas y media por semana. El programa previsto puede verse en el epígrafe siguiente, 5.3.
Clases de problemas
Esta actividad presencial consistirá en sesiones de dos horas (en semanas alternas) dedicadas íntegramente a la resolución de problemas.
Prácticas de laboratorio
Se realizarán tres sesiones de dos horas de laboratorio con subgrupos del grupo de teoría. Las prácticas de laboratorio son actividades presenciales obligatorias, que el alumno tiene que haber realizado para superar la asignatura. No obstante, la evaluación se hará mediante un examen final. La planificación horaria será realizada por el centro y comunicada a principio del curso.
Otras actividades de aprendizaje
Trabajo tutelado: consistirá en la realización en grupo de un trabajo que profundice en alguno de los resultados del aprendizaje que definen la asignatura. La dedicación por persona se estima en ocho horas. Entre las distintas actividades posibles, se prevé incluir la resolución cooperativa de problemas de electrostática y magnetismo mediante un código de elementos finitos de distribución libre. Dicha actividad se realizará en el marco de un proyecto de innovación docente que involucra a profesores y estudiantes de las distintas titulaciones de la rama industrial que se imparten en la EINA.
Estudio y trabajo personal
Esta es la parte no presencial de la asignatura, que se valora en unas ochenta y cinco horas, necesarias para el estudio de teoría, resolución de problemas y revisión de guiones de laboratorio.
Tutorías
El profesor publicará un horario de atención a los estudiantes para que puedan acudir a realizar consultas de manera ordenada a lo largo del cuatrimestre
4.3. Programa
1. Campo y potencial electrostáticos: Ley de Coulomb: campo y potencial. Distribuciones de carga. Energía almacenada en una distribución.
2. Ley de Gauss: Flujo del campo electrostático: ley de Gauss. Aplicaciones: simetría plana, cilíndrica y esférica.
3. Campo electrostático en presencia de conductores: Condiciones de equilibrio electrostático. Condensadores.
4. Campo electrostático en presencia de dieléctricos: Momento dipolar. Vector de polarización. Ley de Gauss. Vector desplazamiento. Propiedades dieléctricas de la materia.
5. Corriente eléctrica: Densidad de corriente. Ecuación de continuidad. Ley de Ohm microscópica. Resistencia.
6. Inducción magnética, B: Fuerza de Lorentz. Efecto Hall. Ley de Biot y Savart. Distribuciones de corriente.
7. Ley de Ampère en el vacío: Circulación de la inducción magnética. Ley de Ampère. Aplicaciones: cálculo de B en sistemas sencillos.
8. Campo magnetostático en presencia de la materia: Dipolo magnético. Imanación. Ley de Ampere. Vector H. Propiedades magnéticas de la materia.
9. Inducción electromagnética: Ley de Faraday. Coeficientes de autoinducción e inductancia mutua.
10. Ecuaciones de Maxwell: Ley de Ampère-Maxwell. Corriente de desplazamiento. Ecuaciones de Maxwell en forma integral. Ondas electromagnéticas.
11. Movimiento ondulatorio: Descripción matemática. Ondas transversales en una cuerda tensa. Energía mecánica de una onda armónica. Ondas en dos y tres dimensiones.
12. Superposición de ondas: Ondas estacionarias. Interferencia y Difracción.
13. Acústica: Ondas longitudinales en un sólido. Ondas longitudinales en un gas. Efecto Doppler.
Prácticas de laboratorio
Sesiones programadas:
1ª - Determinación de líneas equipotenciales.
2ª - Curvas I-V en circuitos de corriente continua.
3ª - Medida de inducción magnética mediante sonda Hall.
4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave
Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos
Las clases magistrales y de problemas y las sesiones de prácticas en el laboratorio se imparten según horario establecido por el centro y es publicado con anterioridad a la fecha de comienzo del curso.
Cada profesor informará de su horario de atención de tutoría.
Las fechas de inicio y finalización de la asignatura y las horas concretas de impartición se podrán encontrar en la página web del Grado, accesible a través del sitio:
http://estudios.unizar.es/
Por otra parte, desde el inicio del cuatrimestre los alumnos dispondrán del calendario detallado de actividades en el que figurarán los principales hitos de la asignatura:
- realización de dos pruebas escritas intermedias
- entrega de trabajo dirigido
- evaluación del laboratorio
- prueba global de evaluación de la asignatura