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Grado en Física

Asignatura: Física del Plasma

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 2013/2014

Fecha: 10 de JUNIO de 2013

Grado en Física


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Asignatura: Física del Plasma Código: 275462122

- Centro: Facultad de Física

- Titulación: Master en Astrofísica

- Plan de Estudios: 2013

- Rama de conocimiento: ciencias

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

- Departamento: Astrofísica

- Área de conocimiento: Astronomía y Astrofísica

- Curso: primero

- Carácter: obligatoria de especialidad

- Duración: cuatrimestral

- Créditos ECTS (teóricos/prácticos): 6 (4 teóricos / 2 prácticos)

- 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

Tener conocimientos de Dinámica 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 fundamentales de Astrofísica

- Perfil Profesional: Esta asignatura intenta llevar al alumno de master a conseguir 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 el Grado y Master en temas de Electromagnetismo, Termodinámica, Física de Fluidos y Ecuaciones en Derivadas Parciales. Al combinar Física Fundamental con aplicaciones de vanguardia en astrofísica 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 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.

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

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

MAGNETOHIDRODINÁMICA (MHD). La fuerza de Lorentz en plasmas magnetizados. Ley de Ohm y ecuación de inducción: congelación de flujo y difusión magnética. Ecuación de la energía.

4) ALGUNAS APLICACIONES

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

5) ONDAS EN EL PLASMA. Ondas de Alfvén y ondas magnetosónicas.

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

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

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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

Los alumnos podrán aprobar la asignatura mediante evaluaciones realizadas durante el cuatrimestre. Dichas evaluaciones se realizarán mediante pruebas escritas correspondientes a partes de la asignatura y entregables. Aquellos alumnos que no hayan podido realizar las pruebas escritas parciales y/o los entregables (o que no hayan conseguido calificación suficiente en ellos), podrán obtener la calificación final a partir de la nota del examen final exclusivamente. 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. Las pruebas escritas parciales y el examen final consistirán en general de preguntas teóricas y ejercicios de cálculo para comprobar el grado de conocimientos e intuición física logrados por el alumno en la asignatura.

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

100% de las pruebas escritas parciales durante el cuatrimestre

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 las pruebas entregables

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10. Cronograma/Calendario de la asignatura

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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