Asignatura: Física Moderna (CB-313U)

0) Descripción del desarrollo del curso

0,1) Proceso de Evaluación Integral

Esta constituido por una serie de actividades, por ejemplo,

1) Desarrollo de la Inteligencia Emocional

A la Universidad no solo venimos a instruirnos, sino también a educarnos. En tal sentido calificaremos la evolución de vuestra inteligencia emocional interna, aquella que nos permite entendernos y potenciar nuestro carácter, y de vuestra inteligencia externa, aquella que nos permite entender a los demás y socializar.

2) Preguntas de clase (4 a 5 preguntas x clase)

Al referirnos a los físicos más influyentes del siglo XX no podríamos dejar pasar a Richard Feynman, uno de los progenitores de la nanotecnología, ganador de la Medalla Oersted por la enseñanza de la Física y escritor de éxito con títulos como “El carácter de la Ley Física”. En sus “Lecturas de Física”, se desliza una lección muy importante para todo aspirante a Ingeniero: “La tecnología avanza tan rápido que todo ingeniero debe tener una formación sólida en Física”. En una importante conferencia llevada a cabo en 1965 menciono una frase relacionada a la nanotecnología, más o menos así,

“En el fondo…. hay mucho espacio”

¿? Cual fue esa conferencia y cual fue exactamente la frase que pronuncio.

3) Lecturas (investigación monográfica)

3.1) Aristóteles3.2) Aristarco3.2) Galileo Galilei 3.3) Johannes Kepler3.4) Isaac Newton3.5) Johann C F Gauss3.6) Michel Faraday3.7) James C Maxwell

3.8) Max Planck3.5) Albert Einstein3.9) Niels Bohr3.10) Erwin Schroedinger3.11) Stephen Hawking3.12) Edward Witten3.13) Nasa Science

3.14) Discover…4) Separatas

Se desarrollaran 4 separatas que tendrán 2 objetivos,

a) Cubrir la parte práctica del curso (capacidad de analizar , enfocar y resolver problemas)

b) Elaboración de prácticas y exámenes.

5) Búsquedas

Actualmente el problema de la información consiste en obtenerla con rapidez y generar mayor información útil, en tal sentido debemos desarrollar competencias de buenos buscadores de información, se propondrán búsquedas, por ejemplo,

En 1930 P Dirac propone el vacío electromagnético, el cual difiere sustancialmente del vacío Aristotélico, según este brillante físico teórico que remodelo la Mecánica Cuántica, el vacío esta “lleno” de partículas virtuales…Busque las diversas concepciones (modelos) de vacío que usa la Física.

6) Experimentos

La Física es una Ciencia Experimental, requiere de la prueba experimental para aceptar sus teorías, como ejemplo conocemos la teoría de la Gravitación Universal, Electromagnética y la de Relatividad, en tal sentido los experimentos serán calificados de manera especial, se consideraran,

a) Experimentos convencionales (tipo Laboratorio)b) Experimentos virtuales (Simulaciones)

7) Colaboración Académica

En base al Método Lancasteriano, que se ve reflejado en “El que no sabe Aprende y el que sabe Enseña”, será valorada de manera especial esta actividad. Consiste en que los estudiantes con capacidad de enseñar colaboren con sus compañeros con deseos de aprender. En esta actividad se da la extraña paradoja “El que enseña aprende más”.

8) Periodismo Científico

La divulgación de las Ciencias se constituye en labor impostergable de todo aquel que de una u otra forma esta ligado a ellas. Por lo tanto el hacer Ciencia Física implica Aprender Física. Como punto de partida proponemos dos casos,

a) Racso, Oscar Miroquesada de la Guerra, tuvo la “suerte” de entrevistar a A Einstein y hacernos “digerible” la Teoría de la Relatividad.

b) Tomas Unger, “Ventana a la Ciencia”

9) Ciencia Ficción

La fuente de inspiración que condujo a nuestro compatriota Pedro Paulet a desarrollar los primeros cohetes a propulsión fue, sin duda, las lecturas de Julio Verne, por lo tanto este género literario se puede usar para potenciar nuestro conocimiento de la Física, se considerara,

a) Formato Literariob) Formato Fílmico

10) Gestión

Se considerara la capacidad de promover visitas a instituciones científicas como, Centro Nuclear de Investigaciones de Huarangal, Geofísico, Jicamarca, etc.

11) Problemas CTS, CTA y ABP

Desde los delitos de lesa humanidad cometidos en agosto de 1945 contra Japón hasta el accidente de Chernobyl en abril de 1986, que termino por destruir a la URSS, podrían considerarse como problemas de inmediata injerencia de la Ciencia y la Tecnología contra la sociedad y el ambiente. Los problemas ABP son problemas abiertos que debemos incluir paulatinamente en la UNI.

12) Asistencia

Se calificara la asistencia eficaz, participativa, que muestre que el estudiante esta conectado a la clase.

13) Revisión de cuadernos de Actividades

La utilización de adecuados medios de aprendizaje mejora nuestra capacidad de comprensión.

14) Como la Ventana de Tomas Unger

Se propone la realización de actividades donde la creatividad es el principal valuarte, usted tiene la palabra…

a) Diseño del BLOG de la asignatura.b) Diseño de la página WEB de la asignatura.c) Difusión del “AÑO INTERNACIONAL DE LAS ENERGIAS

SOSTENIBLES PARA TODOS”.d) Promoción de la Física a nivel escolar: Retorno a nuestro

colegio…e) Creación de geniogramas de Física.f) Cartas de I Newton.g) Proyecto “Chasqui”h) Einstein, La Película…

Percy1472007@yahoo.com

0,2) De las Prácticas y Exámenes

Se incluirán dos preguntas teóricas hasta el Examen Final. Las calificaciones de la Evaluación Integral se consideraran en los Exámenes Parcial y Final. En el Examen Sustitutorio solo problemas de las separatas.

0,3) Silabo

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS

01. DATOS ADMINISTRATIVOS

ESCUELA : INGENIERIA DE SISTEMASAREA : CIENCIAS BASICASCURSO : FÍSICA MODERNACODIGO DEL CURSO : CB-313PRE-REQUISITO : FÍSICA II (CB-312) SISTEMA DE EVALUACION : G EX. PARCIAL: Peso 1

EX. FINAL : Peso 1Prom. de Prácticas.(Lab. + Calif) : Peso 1

CREDITOS : 3PROFESORES : Mg. PERCY V. CAÑOTE FAJARDO

Lic. HECTOR VALDIVIA MENDOZA02. SUMILLA

La asignatura se organiza en función a cinco áreas importantes en física. Inicia abordando el tema de la Relatividad Restringida y General pasando luego a Física Cuántica, donde se examinan los fenómenos iniciales precedentes y a continuación fotones, electrones y átomos, la naturaleza ondulatoria de las partículas, estructura atómica, moléculas y materia condensada. Física Nuclear, Física de Partículas y Cosmología.

03. OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

A. GENERALES

3.1. Se pretende complementar la formación la formación básica del ingeniero con temas de Física Moderna y profundizar en el conocimiento de los fenómenos físicos, con especial interés en materias propias de esta ingeniería, como la Física de Semiconductores, la Ciencias de Materiales, la Propagación de Ondas y la Fotónica.

3.2. Introducir los conceptos y fenomenología de la Física Moderna entregando al estudiante una base intuitiva y operativa del tema, que lo capacite para comprender la física cuántica o áreas de física aplicada relevantes en el desarrollo de la tecnología actual.

3.3. Dar al estudiante una presentación clara y coherente de los principios y conceptos de la Física Moderna.

3.4. Desarrollar la capacidad de razonamiento en el estudiante, y el aprendizaje significativo, es decir, la habilidad de interpretar y usar el conocimiento en situaciones no idénticas a aquellas en las que fue inicialmente adquirido.

B. ESPECIFICOS

3.1. Identificar a la luz como forma de radiación electromagnéticas3.2. Analizar la naturaleza corpuscular de la luz y su interacción con la

materia.3.3. Proporcionar los conocimientos básicos de las dos partes fundamentales

de la Física actual: la Relatividad y la Mecánica cuántica.3.4. Alcanzar una visión general de algunas de las aplicaciones de la

mecánica cuántica.3.5. Alcanzar una visión general de algunas de las aplicaciones de la

mecánica cuántica en el campo de la física atómica y de la física nuclear.3.6. Familiarizar al estudiante con algunos de los experimentos de a la Física

Moderna.3.7. Desarrollar y aplicar los principios y leyes que expliquen los

fundamentos de la física moderna, relacionándolos a una amplia gama de interesantes aplicaciones al mundo real.

3.8. Inculcar al estudiante responsabilidad en su propio proceso de aprendizaje, y tenga una actitud positiva hacia la ciencia en general, y en particular hacia la Física.

3.9. Realizar experimentos de Laboratorio que permitan validar la teoría.3.10. Desarrollar en el estudiante hábitos de disciplina, responsabilidad y

puntualidad en los trabajos individuales y de grupo.3.11. Aprender técnicas, y adquirir hábitos o modos de pensar y razonar.3.12. Cultivar en el futuro profesional la capacidad de abstracción para la

solución de problemas y la necesidad de la aprehensión del conocimiento básico de las ciencias naturales. Además desarrollar habilidades para la experimentación y medición de fenómenos naturales.

04. METODOLOGIA.

4.1. Las clases se desarrollan en forma expositiva con la participación activa de los estudiantes, haciendo énfasis en el análisis de los contenidos y sus aplicaciones.

4.2. En las prácticas dirigidas se desarrollaran problemas aplicativos para reforzar los conceptos teóricos fundamentales y profundizar algunos temas de importancia.

4.3. Se plantean un conjunto de situaciones los cuales deberán ser analizados haciendo uso del ordenador, mediante la técnica de simulación.

4.4. El desarrollo de las prácticas será empleando el método experimental o mediante seminarios y/o trabajos de grupo. Se introducirán las técnicas del ABP y AC.

05. CONTENIDO PROGRAMATICO

5.1. UNIDAD UNO

1a SemanaRelatividad RestringidaIntroducción. Invarianza de las leyes físicas. Simultaneidad. Las transformaciones de Lorentz. Diagrama espacio- tiempo. Aplicaciones.

2a SemanaEl efecto Doppler para ondas electromagnéticas. Cantidad de tiempo relativista. Energía. Mecánica Newtoniana relativista. Aplicaciones.

3a Semana Relatividad GeneralGeneralidades. Aplicaciones.

5.2. UNIDAD DOS

4a SemanaIntroducción a la Mecánica Cuántica

Introducción. Fenómenos antecedentes. Radiación de cuerpo negro, efecto fotoeléctrico, efecto Compton, RX, líneas espectrales.

5.3. UNIDAD TRES

5a SemanaFotones, electrones y átomos

Introducción. Emisión y absorción de luz. El efecto fotoeléctrico. Espectros de líneas y niveles de energía. Aplicaciones.

6a SemanaEl núcleo atómico. El modelo de Bohr. El láser. Producción y dispersión de rayos X. Espectros continuos. Dualidad onda partícula. Aplicaciones.

7a Semana

EXAMEN PARCIAL

5.4. UNIDAD CUATRO

La naturaleza ondulatoria de las partículas.

8a SemanaIntroducción. Ondas de Broglie. Difracción de los electrones. Probabilidad e incertidumbre. El microscopio electrónico. Funciones de Onda. Aplicaciones.

5.5. UNIDAD CINCO

Mecánica Cuántica.

9a SemanaPartícula en una caja. La ecuación de Schroedinger. Pozo de potencial. Barrera de potencial y efecto túnel. El oscilador armónico. Aplicaciones.

5.6. UNIDAD SEIS

Estructura atómica

10ª SemanaIntroducción. El átomo de hidrógeno. El efecto Zeeman. El Espin del electrón. Átomos de múltiples electrones. Y el principio de exclusión de Pauli. Espectros de rayos X. Aplicaciones.

5.7. UNIDAD SIETE

Estructura Molecular

11ª SemanaIntroducción. Tipos de enlaces moleculares. Espectros moleculares. Estructura de los sólidos. Bandas de energía. Aplicaciones.

5.8. UNIDAD OCHO

Física nuclear

12ª Semana

Introducción. Propiedades de los núcleos. Enlace nuclear y estructura nuclear. Estabilidad y radiactividad nuclear. Actividades y vidas medias. Aplicaciones.

13ª SemanaEfectos biológicos de la radiación. Reacciones nucleares. Fisión nuclear. Fusión nuclear. Aplicaciones.

5.9. UNIDAD NUEVE

Física de partículas. Astrofísica y Cosmología

14ª SemanaIntroducción. Historia de las partículas fundamentales. Aceleradores y detectores de partículas. Partículas e interacciones. Quarks y camino óctuplo. Modelo estándar. Aplicaciones.15ª SemanaLa expansión del universo. El fondo de radiación de microondas. Materia oscura. El principio del tiempo; big bang. Aplicaciones.16ª SemanaExamen Final17ª SemanaExamen sustitutorio

06. EVALUACION

6.1. Promedio de Laboratorio – prácticas calificadas (PP) Peso 16.2. Examen Parcial (EP) Peso 16.3. Examen Final (EF) Peso 16.4. Nota Final de la asignatura

NF = EP + EF + PP 3

Características de los exámenes, participaciones y otras formas de evaluación.

Los exámenes son escritos y desarrollados. Las prácticas dirigidas a planificar. Las prácticas de Laboratorio a planificar. Todas las prácticas calificadas son de carácter obligatorio.

07. EQUIPOS Y MATERIALES

7.1. Proyector7.2. Retroproyector7.3. T.V.7.4. Ordenador7.5. Materiales audiovisuales.7.6. Internet.

08. LABORATORIO

8.1. Experimentos caseros (diversos)8.2. Prácticas de laboratorio. En la Facultad de Ciencias, y otros simulados por

ordenador.

09. BIBLIOGRAFIA

9.1. R. Serway, C.J. Moses, C.A. Moyer. Física Moderna. Ed. Thomson, 3ra edición (2006).

9.2. R. Serway. Física. T II; Mc Graw Hill, 4ta edición (1998).9.3. Sears & Zemansky, Young, Freedman. Física Universitaria. Vol. II;

Addison Wesley Longman, 9na edición (1998).9.4. P. A. Tippler. Física Moderna. Ed. Reverté, 1994.9.5. J. P. McKelvey. Física del estado sólido y de semiconductores. Ed. Limusa.

México 1976.9.6. Alonso, Marcelo. Física. Ed. Addison Wesley Iberoamericana. S.A. U.S.A.

1995.9.7. Eisberg, Lerner, Física. Ed. Mc. Graw Hill 1986.9.8. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker. Fundamental of Physics, Ed. Wiley,

1993.9.9. P. A. Tippler. Física. Ed. Reverté, 1994.9.10. H. D. Young. University Physics.9.11. R. Feynman, Leighton, Sands, Física, Vol I y III. Ed. Addison Wesley

Iberoamericana. S.A. U.S.A. 1988.

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