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Grado en Física

Asignatura: Prácticas Externas II

V2. Aprobada en Consejo de Gobierno el310112

Modelo de Guía Docente

Facultad de Física

Master de Astrofísica

GUÍA DOCENTE DE LA ASIGNATURA:

FÍSICA DEL PLASMA

Curso Académico 2012/2013

Fecha: 14 DE MAYO DE 2012

Grado en Física


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Asignatura: Física del Plasma Código: 275010912

- Centro: Facultad de Física

- Titulación: Master en Astrofísica

- Plan de Estudios: 2005

- Rama de conocimiento: ciencias

- Intensificación (sólo en caso de Master): Teoría y Computación

- Departamento: Astrofísica

- Área de conocimiento: Astronomía y Astrofísica

- Curso: segundo

- Carácter: Optativa

- Duración: cuatrimestral

- Créditos: 6

- Dirección Web de la asignatura: http://www.campusvirtual.ull.es

- Idioma: Clases en español; material escrito distribuido a los alumnos y bibliografía en inglés.

2. Requisitos

Haber cursado la asignatura obligatoria del master Física de Fluidos

3. Profesorado que imparte la asignatura

Coordinación / Profesor/a: Fernando Moreno Insertis

- Departamento: ASTROFISICA

- Área de conocimiento: Astronomía y Astrofísica

- Lugar Tutoría(1): Facultad de Física, 3ª Planta, Despacho D2

- Horario Tutoría(1): 14h a 17h, martes y jueves

- Teléfono (despacho/tutoría): 922318126

- Correo electrónico: [email protected]

- Dirección Web: http://www.campusvirtual.ull.es

4. Contextualización de la asignatura en el Plan de Estudios

- Bloque Formativo al que pertenece la asignatura: Cursos avanzados de Astrofísica

- Perfil Profesional: Esta asignatura intenta llevar al alumno de master a conseguir un alto grado de madurez en la combinación de conceptos básicos de física necesarios para entender el Cosmos, el cual está constituido en un tanto por ciento elevado por materia en estado de plasma. La asignatura refuerza y combina los conocimientos previos adquiridos por los alumnos en la Licenciatura (o Master) en temas de Electrodinámica, Termodinámica y Física Estadística, Física de Fluidos, Ecuaciones en Derivadas Parciales y técnicas computacionales básicas. Al combinar Física Fundamental con aplicaciones de vanguardia en astrofísica (y plasmas de fusión en laboratorios), es una asignatura apropiada como formación básica a nivel de master.

1. Datos Descriptivos de la Asignatura

Grado en Física


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5. Competencias

Competencias generales (CG):

• CG1. Adquirir las técnicas matemáticas y numéricas avanzadas que permitan la aplicación de la Física y de la Astrofísica a la solución de problemas astrofísicos complejos mediante modelos sencillos.

• CG4. Conocer las tecnologías asociadas al estudio y a la observación en Astrofísica y adquirir experiencia para su utilización.

• CG6. Saber organizar, planificar y evaluar el tiempo de estudio y de trabajo, tanto individual como en grupo que

les conduzca a aprender a trabajar en equipo multinacional y a apreciar el valor añadido que esto supone.

• CG8. Poseer la base necesaria para emprender estudios posteriores con total autonomía, tanto desde la formación científica y técnica (realizando un doctorado), como desde la actividad profesional.

Competencias específicas (CE):

• CE1. Conocer y comprender los esquemas conceptuales básicos de la Astrofísica y de la observación de la naturaleza.

• CE2. Conocer, comprender y dominar el uso de métodos matemáticos y numéricos avanzados. • CE3. Comprender las teorías físicas más importantes, localizando en su estructura lógica y matemática, su

soporte experimental y su aplicación al fenómeno natural que puede ser descrito a través de ellas. • CE4. Conocer los hitos más importantes de la historia del pensamiento científico, de la Astronomía y de la

Astrofísica en particular. • CE5. Haber desarrollado una visión panorámica de la Astrofísica y de sus aplicaciones al estudio del universo. • CE6. Tener un buen conocimiento sobre el estado del conocimiento en el momento presente en la Astrofísica. • CE8. Conocer el amplio mundo laboral relacionado con la Astrofísica, tanto profesional como aficionada, en el

que desarrollar lo aprendido. • CE12. Tener destreza en la modelización matemática compleja de los fenómenos naturales. • CE20. Utilizar herramientas informáticas en el contexto de la matemática aplicada a la Astrofísica. • CE21. Saber programar, al menos, en un lenguaje relevante para el cálculo científico en Astrofísica. • CE22. Utilizar habitualmente el ordenador como herramienta básica para el cálculo científico y la modelización

numérica. • CE23. Ser capaz de evaluar claramente los órdenes de magnitud, así como de desarrollar una clara percepción

de las situaciones que son físicamente diferentes, pero que muestran analogías, permitiendo el uso de sinergias y de soluciones conocidas a nuevos problemas.

• CE24. Saber afrontar problemas generando nuevas ideas que puedan solucionarlos. • CE26. Dominar la expresión oral y escrita del lenguaje científico-técnico en lengua española, y también en

lengua inglesa, dirigida tanto a un público especializado como al público en general. • CE33. Ser capaz de identificar lo esencial de un proceso natural y formular un procedimiento de estudio bien

en el laboratorio, en una simulación numérica o en ambos.

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6. Contenidos de la asignatura

TEMARIO

1) MOVIMIENTO DE PARTÍCULAS CARGADAS en un campo electromagnético. Velocidad de deriva. Campos inhomogéneos. Configuración de espejo magnético y de botella magnética.

2) CONCEPTOS MICROSCÓPICOS. Apantallamiento de Debye. Cuasineutralidad. Parámetro del plasma. Propiedades de los plasmas en el cosmos y en los experimentos de fusión nuclear.

3) LOS GASES IONIZADOS MAGNETIZADOS. LEYES DE CONSERVACIÓN. LA APROXIMACIÓN

MAGNETOHIDRODINÁMICA (MHD). La fuerza de Lorentz en plasmas magnetizados. La ley de Ohm y la ecuación de inducción. Acoplamiento del plasma con las líneas de campo magnético: congelación de flujo y difusión magnética. Ecuación de la energía: combinación de las leyes de la energía térmica, cinética y electromagnética.

4) ALGUNAS APLICACIONES.

a) Equilibrio magnetostático en objetos astrofísicos (disco galáctico, tubos de flujo magnético) b) Magnetoconvección en estrellas c) Capas de corriente y cancelación de flujo magnético. d) Reconexión de líneas de campo: las grandes erupciones solares e) La magnetosfera terrestre y el viento solar: tormentas magnéticas

5) ONDAS EN EL PLASMA. Ondas de Alfvén y ondas magnetosónicas. Introducción al problema de la

estabilidad de un continuo.

6) PLASMAS DE FUSIÓN EN LABORATORIOS TERRESTRES. La fusión del plasma en las estrellas y la fusión en reactores terrestres.

7. Metodología y Volumen de trabajo del estudiante

Descripción

En las clases teóricas se transmiten conocimientos del profesor a los alumnos, pero se promueve y espera interacción frecuente en forma de preguntas. En las clases prácticas, los alumnos, guiados por el profesor, resuelven los ejercicios y cuestiones que se les han facilitado en hojas o documentos web con anterioridad.

Actividades formativas en créditos ECTS, su metodología de enseñanza-aprendizaje y su relación con las competencias que debe adquirir el estudiante

Actividades formativas Horas

presenciales Horas de trabajo

autónomo Total Horas

Relación con competencias

Clases teóricas 38 38

CG1, CG4, CG8, CE1, CE2, CE3, CE4, CE5, CE6,

CE8, CE12, CE23, CE26,

CE33

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Clases prácticas (aula / sala de demostraciones)

18 18

CG1, CG4, CG8, CE12, CE20, CE21, CE22, CE23, CE24, CE26, CE33

Realización de seminarios u otras actividades complementarias

Realización de trabajos (individual/grupal)

8 8

CG1, CG4, CG6, CG8, CE12, CE20, CE21, CE22, CE23, CE24, CE26,

CE33

Estudio/preparación clases teóricas 38 38 CG6, CG8

Estudio/preparación clases prácticas 29 29 CG6, CG8,

CE23, CE24

Preparación de exámenes 10 10 CG6, CG8

Realización de exámenes 4 4 CG8, CE26

Asistencia a tutorías 5 5 CG6, CE26

Otras

Total horas 65 85 150

Total ECTS 6

8. Bibliografía / Recursos

Bibliografía Básica(2)

• Goedbloed, J.P.H. and Poedts, S.: Principles of Magnetohydrodyamics with applications to laboratory and astrophysical plasmas (Cambridge Univ Press, 2004).

• ¡Error! Referencia de hipervínculo no válida. • Boyd, T.J.M. and Sanderson, J.J.: The physics of plasmas (Cambridge Univ Press, 2003). • Shu, F.H.: The Physics of Astrophysics. Vol 2 (University Science Books, 1992). • Parks, G. K.: Physics of Space Plasmas. (Westview Press, 2004)

Otros recursos(3)

• Se facilitará a los alumnos artículos recientes de temas actuales sobre plasmas astrofísicos para análisis supervisado.

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9. Sistema de Evaluación y Calificación

Descripción

La calificación final se obtendrá combinando resultados obtenidos durante el cuatrimestre con la nota del examen final. Para ello se utilizará el siguiente esquema:

a) al menos un 20% de la calificación final se obtendrá como resultado de evaluación continua durante el cuatrimestre. Esta parte de la nota se conseguirá fundamentalmente a partir de 1 ó 2 entregables propuestos por el profesor para su realización por los alumnos a partir del tema 3 del curso. Esta nota se completará con la obtenida en realización de ejercicios en la pizarra durante el desarrollo del curso.

b) el resto, hasta el 100%, se conseguirá mediante el examen final. Los entregables consistirán en ejercicios de diferentes tipos: análisis guiado de párrafos de artículos de investigación relevantes en física del plasma; realización de ejercicios que requieran el uso de un método numérico muy elemental; realización de ejercicios numéricos tradicionales a resolver con calculadora de bolsillo; cuestionarios y resolución de problemas teóricos.

A aquellos alumnos que no hayan podido realizar regularmente las prácticas y entregables durante el cuatrimestre, o que no hayan obtenido calificación suficiente en ellas, se les calculará la calificación final solamente a partir de la nota del examen final. Más exactamente: el alumno tendrá como calificación final el máximo de comparar la nota del examen final, por un lado, y la nota obtenida como suma ponderada de examen final y evaluación continua explicada más arriba, por el otro.

Estrategia Evaluativa

TIPO DE PRUEBA(4) COMPETENCIAS CRITERIOS PONDERACIÓN

Pruebas a realizar en tiempo controlado en el aula

CG1, CG4, CG8, CE1, CE2, CE3, CE4, CE5, CE6, CE12, CE23, CE24, CE26, CE33

Claridad, completitud, madurez física y precisión de las respuestas a preguntas teóricas. Claridad, precisión y exactitud en la resolución de problemas.

100% del examen final

Pruebas de ejecución de tareas como trabajo autónomo fuera del aula

CG1, CG4, CG8, CE12, CE20, CE21, CE22, CE23, CE24, CE26, CE33

Resolución de las tareas planteadas, valorando: (a) corrección en la aplicación de conocimientos adquiridos en el curso; (b) adecuada combinación de resultados de los diferentes temas; (c) claridad y concreción en la exposición; (d) adecuado uso de métodos analíticos y/o numéricos.

100% de la evaluación continua

10. Resultados de aprendizaje

Opcional. Sólo es obligatorio si se especifica en la Memoria del Título de Grado/Máster

11. Cronograma/Calendario de la asignatura

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Descripción del Cronograma

La planificación temporal que sigue se basa en un esquema válido para un grupo promedio de alumnos. Este cronograma se adaptará dependiendo de las especificidades (conocimientos previos de física y astrofísica, de técnicas analíticas y numéricas) de cada grupo particular.

1er Cuatrimestre

SEMANA Temas Actividades de enseñanza aprendizaje

Horas de trabajo

presencial

Horas de trabajo

autónomo

Total

Semana 1-2 1 Clases teóricas y prácticas, realización

de problemas 8 4 12


de problemas 8 12 20


de problemas y/o entregables 12 20 32





Semana 15: 6 Clases teóricas y prácticas, realización

de problemas 4 3 7

Semana 16-17 Exámenes Tutorías de revisión y aclaración.

Examen 5 10 15

TOTALES …. 65 85 150

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