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Programa del curso FI-2103

Fsica General III

Escuela de Fsica

1 Datos generales

Nombre del curso: Fsica General III

Cdigo: FI-2103

Tipo de curso: Terico

Electivo o no: Este no es un curso electivo

N de crditos: 3

N horas de clase por semana: 4

N horas extraclase por

semana: 5

% de las reas curriculares:

Especifique el porcentaje de las reas o categoras

curriculares segn ACAAI, CEAB o SINAES

(opcional)

Ubicacin en el plan de

estudios: Curso del 3er semestre de carrera

Requisitos: FI-1101 y MA-1102

Correquisitos: No tiene

Asistencia: Obligatoria

Suficiencia: Puede ser presentado por suficiencia

Posibilidad de

reconocimiento: S

Vigencia del programa: I/2010

I parte: Aspectos relativos al plan de estudios

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2 Descripcin

general

Este curso es parte del bloque de cursos denominados "Fsicas Generales", los

cuales tienen por objetivo desarrollar los contenidos, las destrezas y las habilidades

generales en fsica propias de las carreras de ingeniera.

El curso de Fsica General III desarrolla los temas de movimiento peridico,

mecnica ondulatoria, sonido y la mecnica de los fluidos, el calor y la temperatura,

la teora cintica de los gases y las leyes fundamentales de la termodinmica.

Si el estudiante requiere de adecuacin curricular para cursar Fsica General III debe

gestionarla en el Departamento de Orientacin y Psicologa y comunicarla a su

profesor en las tres primeras semanas clase para dar el seguimiento adecuado.

3 Objetivos Objetivo general del curso: Aplicar las leyes de la mecnica y la termodinmica en la resolucin de problemas relacionados con sistemas macroscpicos para el desarrollo de destrezas actitudinales que requieran de capacidad analtica tpicos del campo de la ingeniera. Objetivos especficos: Al finalizar el semestre el estudiante ser capaz de: Analizar las leyes del movimiento peridico, el movimiento ondulatorio y el

sonido. Interpretar las leyes bsicas de mecnica de fluidos. Aplicar la teora cintica de los gases. Interpretar las leyes de la termodinmica.

4 Contenidos

Movimiento peridico (3 horas)

Movimiento oscilatorio. Movimiento armnico simple (MAS). Movimiento armnico simple aplicado a un sistema masa-resorte. Energa en el MAS. Aplicaciones del MAS. Ondas mecnicas (6 horas)

Propiedades generales de las ondas. Ecuacin de onda. Velocidad en cuerdas. Reflexin y transmisin de ondas.

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Ondas sinusoidales. Energa, potencia e intensidad en ondas mecnicas. Superposicin e interferencia. Ondas estacionarias. Ondas estacionarias en una cuerda fija en ambos extremos. Resonancia. Pulsaciones. Sonido (3 horas) Ondas sonoras. Rapidez de las ondas sonoras. Pulsos. Efecto Doppler.

Mecnica de fluidos (16 horas)

Slidos. Esfuerzo, tensin y mdulos de elasticidad. Elasticidad y plasticidad. Hidrosttica. Definicin de peso especfico y densidad de un cuerpo. Concepto de presin de una fuerza. Presin hidrosttica y su valor dentro un lquido. El principio de Pascal. Presin atmosfrica y su clculo, unidades de presin absoluta y presin

manomtrica. Instrumento para medir presiones: barmetro y manmetro. El principio de Arqumedes. Concepto de fuerza boyante y peso aparente. Aspectos cuantitativos sobre los conceptos de tensin superficial y capilaridad. Concepto de flujo estable, irrotacional, incomprensible, no viscoso. Lneas de

corriente y tubos de flujo. La ecuacin de continuidad. Presin que ejerce un lquido en movimiento. Presin hidrodinmica y su

relacin con la velocidad del fluido. El teorema de Bernoulli. Aplicaciones del teorema de Bernoulli: tubo de Pitot y tubo Venturi, fuerza

ascensional dinmica. Viscosidad y nmero de Reynolds. Ley de Stokes, fuerza viscosa y velocidad terminal.

Temperatura y calor (6 horas)

Equilibrio trmico: ley cero de la termodinmica.

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Temperatura. Escalas de temperatura: escala Celsius, escala Fahrenheit. Unidad de

temperatura: kelvin. Dilatacin trmica de slidos y lquidos. Coeficiente de dilatacin. Calor. Unidades. Equivalente mecnico del calor. Calor especfico y capacidad calorfica. Cambios de fase y calores latentes.

Transferencia de calor (6 horas)

Introduccin a la transmisin del calor. Conceptos bsicos de la conduccin del calor. Gradiente de temperatura. Flujo de calor en estado estacionario. Conductividad trmica. Fundamentos de la conveccin. Definiciones y conceptos bsicos de la conveccin. Conceptos bsicos y leyes de la radiacin trmica. La ley de Stefan-Boltzmann. El emisor ideal.

Teora cintica de los gases (8 horas)

La ecuacin de estado de un gas, comportamiento termodinmico. Ley de Boyle, Ley de Charles y Gay-Lussac. Definicin microscpica de gas ideal. La presin sobre el volumen de un gas ideal. La energa cintica microscpica. Capacidades calorficas de un gas ideal. La distribucin de velocidades de Maxwell-Boltzmann.

Termodinmica (16 horas)

Sistemas termodinmicos. Clculo del trabajo realizado al cambiar el volumen. Energa interna y la primera ley de la termodinmica. Capacidades calorficas del gas ideal. Procesos isobricos, isocricos, isotrmicos y adiabticos. Diagramas presin-volumen. Procesos reversibles e irreversibles.

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Entropa, temperatura y el rendimiento termodinmico. El ciclo de Carnot y la segunda ley de la termodinmica. La eficiencia de las maquinas, bombas trmicas, refrigeradores y motores. La entropa en los procesos reversibles. La entropa en los procesos irreversibles.

5 Metodologa

de enseanza

y aprendizaje

Los contenidos del curso sern desarrollados por medio de una combinacin de

exposicin magistral, actividades creativas y consolidacin de conocimiento que se

realizarn tanto en clase como fuera de la clase.

La metodologa a emplear tendr como fin primordial lograr que los estudiantes

construyan su propio conocimiento bajo un ambiente que favorezca la creatividad,

la crtica constructiva, la colaboracin, el respeto, el aprendizaje a partir de los

errores, en donde el docente juegue un papel de orientador.

Los estudiantes dispondrn variadas fuentes de informacin, impresas y

electrnicas, con las cuales tendrn oportunidad de adquirir conocimientos as

como desarrollar sus diferentes habilidades y destrezas.

6 Evaluacin A lo largo del curso se pueden desarrollar actividades de evaluacin de carcter

formativo por medio de las cuales los estudiantes puedan corregir y fortalecer su conocimiento al respecto de los temas tratados.

Por otra parte, la evaluacin de carcter sumativo del curso se lleva a cabo por medio de exmenes cortos, exmenes parciales colegiados, tareas y exposiciones.

Los exmenes cortos y parciales pueden contener preguntas sobre conceptos

especficos, ejercicios de aplicacin de conocimientos y de anlisis de

resultados. Los exmenes cortos pueden ser programados para realizarse en

forma grupal o individual, sin embargo los exmenes parciales se realizan

exclusivamente de forma individual. Por ltimo, las tareas son actividades de

resolucin de ejercicios asignados por el profesor.

7 Bibliografa Libro de texto:

Sears, F.W. Zemansky, M.W. Young H.D. Freedman R. (2013). Fsica Universitaria.

Mxico: Pearson Education.

II parte: Aspectos operativos

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Bibliografa Complementaria:

Serway, R.A., Jewett, J.W. (2008). Fsica Para Ciencias e Ingeniera. Mxico: Cengage

Learning Editores S.A. de C.V..

Resnick, R., Halliday, D., Krane, K.S. (1996). Fsica. Mxico: Compaa Editorial

Continental, S.A. de C.V..

Ohanian, H., Market, J. T. (2009). Fsica para ingeniera y ciencias. Mxico: McGraw-

Hill.

Moore, T. A. (2005). Fsica, seis ideas fundamentales. Mxico: McGraw-Hill.

Giancoli, D.C. (2002). Fsica para universitarios. Mxico: Pearson Education.

Fishbane, P.M., Gasiorowicz, S., Thornton, S.T. (1994). Fsica para ciencias e

ingeniera. Mxico: Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A..

8 Profesor

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Apndice I: Cronograma de trabajo (segn libro de texto)

SEMANA FECHAS TEMAS CONTENIDOS

1 20 - 24 julio Movimiento peridico, ondas

mecnicas y sonido. Cap. 14.1 al 14.6

15.1 al 15.8 16.1, 16.2, 16.7 y

16.8

Movimiento oscilatorio y armnico simple. Ecuacin de onda. Velocidad de onda en una cuerda. Ondas viajeras sinusoidales. Superposicin, interferencia y ondas estacionarias, resonancia. Sonido. Rapidez del sonido, pulsos y efecto Doppler

2 27 - 31 julio

3 3 - 7 agosto

4 10 - 14 agosto

Mecnica de fluidos.

Cap. 12.1 al 12.6

Concepto de densidad y presin, principio de Pascal. Instrumentos para medir presin, principio de Arqumedes, tensin superficial y capilaridad. Concepto de flujo, lneas de corriente. Ecuacin de continuidad, teorema de Bernoulli y aplicaciones, viscosidad, nmero de Reynolds, Ley de Stokes.

5 17 - 21 agosto

6 24 - 28 agosto

7 31 agosto - 4 setiembre

8 7 - 11 setiembre

Temperatura y calor. Cap. 17.1 al 17.7

Concepto de temperatura y equilibrio trmico. Escalas de temperatura. Dilatacin trmica. Concepto de calor. Calorimetra y cambios de Fase. Transferencia de calor (conduccin, conveccin y radiacin).

9 14 - 18 setiembre

10 21 - 25 setiembre

11 28 setiembre - 2 octubre Propiedades trmicas

de la materia. Cap. 18.1 al 18.5

Ecuacin de estado de un gas ideal, Ley de Boyle, Charles y Gay-Lussac. Descripcin microscpica de un gas ideal. Distribucin de velocidades moleculares.

12 5 - 9 octubre

13 12 - 16 octubre

Termodinmica Cap. 19.1 al 19.8

20.1 al 20.8

Leyes de la Termodinmica. Diferentes procesos en Termodinmica. Entropa. Mquinas trmicas y eficiencia. Ciclo de Carnot. Refrigeradores. Procesos reversibles e irreversibles.

14 19 - 23 octubre

15 26 - 30 octubre

16 2 - 6 noviembre

Apndice II: Fechas tentativas de los exmenes parciales:

Primer examen parcial (colegiado): semana 6. Temario tentativo*: Movimiento armnico simple, ondas mecnicas y sonido.

*Los temas a evaluar podran variar por motivos fuera del control de la Ctedra, cercirese de confirmar con su profesor los contenidos de cada examen.

Segundo examen parcial (colegiado): semana 9. Temario tentativo*: Esttica y dinmica de fluidos.

Tercer examen parcial (colegiado): semana 14 . Temario tentativo*: Temperatura, calor y teora cintica.

Cuarto examen parcial (colegiado): semana 17. Temario tentativo*: Termodinmica.

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Apndice III: Asuetos

Celebracin Fechas oficiales

Independencia nacional Martes 15 de setiembre

Da de las culturas Lunes 12 de octubre

Apndice IV: Disposiciones generales

La nota mnima de aprobacin del curso es setenta (70 %). Los estudiantes con notas entre sesenta (60 %) y sesenta y siete punto cincuenta (67.50 %) podrn optar por

realizar un examen extraordinario para aprobar el curso. La reposicin de exmenes parciales se realizar una semana despus de aplicado el examen parcial

ordinario, previa justificacin ante el profesor y de acuerdo al Reglamento del Rgimen de Enseanza Aprendizaje.

El estudiante que requiera alguna adecuacin curricular, debe realizar el trmite correspondiente ante el Departamento de Orientacin y Psicologa (DOP), dentro de las tres primeras semanas del curso.

Apndice V: Evaluacin y medicin:

ITEM VALOR

Primer examen parcial (colegiado) 20 %

Segundo examen parcial (colegiado) 20 %

Tercer examen parcial (colegiado) 20 %

Cuarto examen parcial (colegiado) 20 %

Exmenes cortos, tareas y otros 20 %