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Academic Year/course: 2022/23

581 - Bachelor's Degree in Telecommunications Technology and Services Engineering

30301 - Basic Principles of Physics


Syllabus Information

Academic Year:
2022/23
Subject:
30301 - Basic Principles of Physics
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
581 - Bachelor's Degree in Telecommunications Technology and Services Engineering
ECTS:
6.0
Year:
1
Semester:
First semester
Subject Type:
Basic Education
Module:
---

1. General information

2. Learning goals

3. Assessment (1st and 2nd call)

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The learning process that has been designed for this course is based on the following:

1. Plenary lectures, given to the entire group, in which the instructor will explain the basics of the subject and will solve some selected problems. The participation of the students in this activity will be promoted through previous planning of selected problems. I.e., that will be introduced beforehand in the classroom so that the student can meditate about them and participate in their resolution.

2. Laboratory sessions distributed throughout the semester and the evaluation of which will be part of the final exam score. Groups of two or three students are formed so as to work on each experimental set-up, with the help of a guide previously provided to the students together with a questionnaire that collects the experimental data and their analysis.

3. Activities in small groups which can be: seminars on topics of interest for the degree, experimental practical work, supervised resolution of problems, etc.

4. Personal work, a home study of the theory and its application to problem-solving. This activity is fundamental in the learning process of the student and to succeed in the evaluation process.

5. Tutorials, which can be related to any part of the course program. The instructor will give a personal appointment to the student who will make specific questions previously pondered.

4.2. Learning tasks

The program offered to the student to help him in achieving the expected results includes the following activities

Lectures. They will take place during the semester with a rate of 3 hours per week as scheduled by the faculty. The attendance is non-mandatory but highly recommended for a good learning process.

Problem discussion sessions. They will take place during the semester consisting of one hour in alternate weeks according to the faculty schedule and will be devoted to the overall resolution of medium-high level exercises. Laboratory sessions. 5 laboratory sessions of two hours will be scheduled. The students will join in subgroups of two or three people. Attending the lab sessions is mandatory. The evaluation consists of a final practical exam. A guide will be previously provided to the students together with a questionnaire that collects the experimental data and their analysis The faculty will schedule and communicate the laboratory sessions calendar at the beginning of the course.

Small group activities. Meetings of small student groups will be encouraged to solve problems, review laboratory works and supervised projects.

Study and personal work. This is the individual personal work part of the course. 100 hours are estimated as necessary for the study of theory, problem-solving and laboratory reviewing redactions altogether.

Tutorials. The instructors will publish a timetable for students reception to attend to questions and doubts in a regular way during the whole semester

4.3. Syllabus

Basic Principles of Physics

Degree of Engineering Technologies and Telecommunication Services  

Course program 2019-2020

Part I.  MECHANICS and THERMODYNAMICS

  1. Kinematics and dynamics of one particle 

  • Position, velocity, and acceleration vectors.

  • Systems of coordinates.

  • Newton laws.

  • Work, kinetic energy and potential energy.

  • Momentum and energy conservation laws.

  • Periodic movements: harmonic oscillations.

    2. Thermodynamics

  •  Many particle systems: heat, work and temperature.

  •  Heat conduction. 

    PART II. ELECTRICITY and MAGNETISM 

    3. Electrostatic field. 

  •  Coulomb's law.

  •  Electrostatic field. Field force lines.

  •  Continuous charge distributions.

  •  Gauss law.

    4. Electrostatic Potential

  •  Conservative character of the electrostatic field: electrostatic potential.

  • Equipotential surfaces. The electric field gradient.

  • Electrostatic energy of a charge distribution.

    5. Electrical conductors  

  • Conductors in electrostatic equilibrium

  • Charge distribution: shielding and ground connection.

  • Capacity: capacitors.

  • Electrostatic energy density.

    6. Electric current 

  •  Ohm's law: resistance.

  •  Electric current density: microscopic Ohm's law.

    7. Magnetic induction  

  •  Lorentz force on moving charges.

  •  Forces on wires

  •  Magnetic moment of a coil

  •  Biot and Savart’s law

  • Ampere’s law

    8. Electromagnetic induction  

  • Lenz law

  • Faraday law

  • Self and mutual induction

LABORATORY SESSIONS 

• Session 1: Introduction to experimental work.

• Session 2: Oscillatory motion of the simple pendulum: harmonic and anharmonic 

• Session 3: Determination of equipotential lines of an electric field

• Session 4: I/v curves in DC circuits.

• Session 5: Measurement of magnetic fields by using a Hall sensor.

4.4. Course planning and calendar

Scheduling  sessions and presentation of works

Lectures, problem discussion classes and laboratory sessions will be held according to the schedule established by the faculty and published prior to the beginning of the course.

Each teacher will provide his own timetable of tutorials and deadlines for a work presentation.

All the information will be available online up to date, through the Moodle platform

Any aspect related to the planning of teaching activities will appear in advace in the Moodle platform.

Students will find a detailed calendar of activities that will include the course main events as:

- delivery deadlines of directed works

- final laboratory exam

- final written exam of the subject

4.5. Bibliography and recommended resources

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=30301


Curso Académico: 2022/23

581 - Graduado en Ingeniería de Tecnologías y Servicios de Telecomunicación

30301 - Fundamentos de física


Información del Plan Docente

Año académico:
2022/23
Asignatura:
30301 - Fundamentos de física
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
581 - Graduado en Ingeniería de Tecnologías y Servicios de Telecomunicación
Créditos:
6.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Formación básica
Materia:
Física

1. Información Básica

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 los fenómenos y las leyes físicas importantes para la ingeniería y las herramientas necesarias para resolver problemas relacionados con ellos. Es una asignatura con alto contenido formativo puesto que proporciona las bases del conocimiento científico-tecnológico y de la aplicación del método científico.  Además los conocimientos y las herramientas adquiridos sirven como base para asignaturas de cursos posteriores.

Con respecto a los Objetivos de Desarrollo Sostenibles (ODS), los contenidos evaluables de esta asignatura por si solos todavía no dan capacidades directas al estudiante para aportar a la consecución de la Agenda 2030 sin embargo son imprescindibles para fundamentar los conocimientos posteriores del resto de la titulación que si se relacionan más directamente con los ODS y por lo tanto la Agenda 2030.

 

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 semestres posteriores del grado, como por ejemplo Electrónica, Tecnología electrónica, Circuitos y Sistemas, Técnicas de Telecomunicación, etc., que están  basadas con la aplicación de las leyes fundamentales del electromagnetismo. Desde un punto de vista 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

Es recomendable que el alumno tenga los conocimientos previos de Física y Matemáticas  correspondientes al programa ministerial de Bachillerato con modalidad de Ciencias y Tecnología. También se recomienda al alumno el trabajo personal continuado durante todo el período lectivo para aprovechar plenamente los recursos docentes que se le van proporcionando y poder superar esta asignatura con los mejores resultados. Las dudas que previsiblemente vayan surgiendo, deben ser resueltas para que no dificulten el proceso de aprendizaje. El estudiante cuenta con la asesoría del profesor, tanto durante las clases como  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...

Resolver problemas y tomar decisiones con iniciativa, creatividad y razonamiento crítico.

Aprender de forma continuada y desarrollar estrategias de aprendizaje autónomo.

Comprender y dominar los conceptos básicos sobre las leyes generales de la mecánica, termodinámica, campos y ondas y electromagnetismo y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería (CFB2).

2.2. Resultados de aprendizaje

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

Conoce los conceptos y leyes fundamentales de la mecánica y del electromagnetismo y sabe aplicarlos correctamente a problemas básicos de ingeniería.

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 y su base experimental.

Conoce y utiliza los conceptos relacionados con la capacidad, la corriente eléctrica y la autoinducción e inducción mutua.

Analiza problemas y casos 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.

Resuelve de forma completa y razonada, utilizando un lenguaje riguroso, claro y preciso, ejercicios y problemas de física, alcanzando resultados numéricos correctos expresados en las unidades adecuadas.

Utiliza correctamente métodos básicos de medida, tratamiento, presentación e interpretación de datos experimentales, relacionando éstos con las magnitudes y leyes físicas adecuadas e identificando el grado de aproximación utilizado.

Utiliza bibliografía, busca información por cualquiera de los medios disponibles en la actualidad y es capaz de estudiar con libros y artículos en inglés y de redactar un informe o trabajo de tipo técnico en castellano o en inglés.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Los resultados de aprendizaje que se obtienen en la asignatura son importantes porque proporcionan al alumno un conocimiento técnico básico y las herramientas necesarias para resolver problemas simplificados relacionados con situaciones reales que se presentan en el ámbito de las Telecomunicaciones.

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

Finalizado el cuatrimestre, se realizará, un examen de prácticas de laboratorio que consistirá en llevar a cabo, individualmente, una de las prácticas programadas durante el curso.  Esta prueba constituirá un 20% de la calificación final. Será de carácter eliminatorio, es decir, deberá aprobarse para poder superar la asignatura.

También, al finalizar el cuatrimestre, en el periodo de exámenes tendrá lugar una prueba escrita (80% de la calificación final) constituida por

  1. Examen de problemas. (60% de la calificación de dicha prueba)
  2. Examen de teoría. (40% de la calificación de dicha prueba)

El alumno tendrá que obtener una calificación mínima de 3.5 puntos sobre 10 en el examen de problemas para poder aprobar la asignatura.

Sin perjuicio de lo anterior, el alumno dispondrá de la oportunidad de realizar una prueba parcial basada en preguntas teóricas y problemas, orientada a evaluar la comprensión de los conceptos básicos y a promover el trabajo continuado del alumno. La calificación de esta prueba, de carácter voluntario, podrá reemplazar la parte correspondiente de las finales. Igualmente, se propondrá un trabajo tutelado voluntario de carácter práctico, que constituiría un 10% de la nota final.

En estas actividades de evaluación se valorará: 

  • La corrección en el planteamiento y resolución del problema.
  • La elección de estrategias eficientes y el análisis de resultados.
  • El entendimiento de los conceptos utilizados.
  • La utilización adecuada del lenguaje físico.
  • La claridad y organización en la exposición.
  • En el caso del trabajo tutelado, la capacidad para responder a preguntas orales.

 

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:

1. Clases magistrales, impartidas al grupo completo, en las que el profesor explicará los principios básicos de la asignatura y resolverá algunos problemas seleccionados. 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.

2. Prácticas de laboratorio distribuidas a lo largo del cuatrimestre y cuya valoración formará parte de la calificación final de la asignatura. Se forman grupos de dos o tres alumnos para trabajar 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.

3. 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.

4 El trabajo personal, 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.

5 Tutorías, que pueden relacionarse con cualquier parte de la asignatura y se enfatizará que el estudiante acuda a ellas con cita previa y 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 mediante 3 horas de clases semanales en horario asignado por el centro. Es, por tanto, una actividad presencial, de asistencia no obligatoria, pero altamente recomendable para el buen aprovechamiento.

Clases de problemas. Se desarrollarán a lo largo del cuatrimestre mediante 1 hora en semanas alternas según el horario asignado por el centro y estarán dedicadas a la resolución completa de problemas.

Prácticas de laboratorio. Se realizarán 5 sesiones de dos horas de laboratorio con subgrupos del grupo de teoría. Las prácticas de laboratorio son actividades presenciales, cuya evaluación se hará mediante un examen final. Se forman grupos de dos o tres alumnos para trabajar 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. La planificación horaria será realizada por el centro y comunicada a principio del curso.

Actividades con grupos pequeños. Se propondrán reuniones con los alumnos en las que se fomente la interacción para resolver problemas, revisar las prácticas de laboratorio y los trabajos tutelados.

Estudio y trabajo personal. Esta es la parte no presencial de la asignatura, que se valora en unas 100 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

PARTE I.  MECÁNICA  Y TERMODINAMICA

1. Cinemática y Dinámica de una partícula

  • Vectores posición, velocidad y aceleración.

  • Sistemas de coordenadas.

  • Leyes de Newton.

  • Trabajo, energía cinética y energía potencial.

  • Leyes de conservación de momento y energía.

  • Movimientos periódicos: oscilaciones armónicas.

2. Termodinámica

  •  Sistemas de muchas partículas: temperatura, trabajo y calor.

  •  Conducción del calor.

PARTE II.  ELECTRICIDAD y MAGNETISMO

3. Campo electrostático.

  •  Ley de Coulomb.

  •  Campo electrostático. Líneas de campo.

  •  Distribuciones continuas de carga.

  •  Ley de Gauss.

4. Potencial electrostático

  •  Carácter conservativo del campo electrostático: Potencial.

  •  Superficies equipotenciales. Gradiente del campo.

  •  Energía electrostática de una distribución de carga.

5. Conductores

  •  Conductores en equilibrio electrostático

  •  Distribución de cargas: apantallamiento y conexión a tierra.

  •  Capacidad: condensadores.

  •  Densidad de energía electrostática.

6. Corriente eléctrica

  • Ley de Ohm: resistencia.

  • Densidad de corriente eléctrica: ley de Ohm microscópica.

7. Inducción magnética

  •  Fuerza de Lorentz sobre cargas en movimiento.

  •  Fuerzas sobre conductores

  •  Momento de una espira

  •  Ley de Biot-Savart

  •  Ley de Ampère

8. Inducción electromagnética

  •  Ley de Faraday

  •  Ley de Lenz

  •  Autoinducción e inducción mutua

 

Prácticas de Laboratorio 

  • Práctica 1: Introducción al trabajo experimental.
  • Práctica 2: Péndulo simple: oscilaciones armónicas y anarmónicas.
  • Práctica 3: Determinación de líneas equipotenciales
  • Práctica 4: Curvas I/V en circuitos de corriente continua.
  • Práctica 5: Medidas de campo magnético 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.

Cualquier aspecto relacionado con la planificación de actividades docentes queda registrada en la plataforma Moodle con antelación a las mismas. Los alumnos dispondrán del calendario detallado de actividades en el que figurarán los principales hitos de la asignatura:

 - entrega de trabajos dirigidos

 - examen final de laboratorio

 - examen escrito final de la asignatura

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=30301