syllabus fi 2 uni (1)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL SÍLABO DPTO. ACADÉMICO DE CIENCIAS BÁSICAS PROPUESTO-2011

1

FÍSICA II

1. INFORMACIÓN GENERAL

1.1. DATOS GENERALES

1.1.1. NOMBRE DEL CURSO : FÍSICA II

1.1.2. CÓDIGO DEL CURSO : FI 204

1.1.3. ESPECIALIDAD : INGENIERÍA CIVIL

1.1.4. CICLO DE ESTUDIOS : II

1.1.5. PRE-REQUISITOS : FISICA GENERAL I

1.1.6. CRÉDITOS : 5

1.1.7. CONDICIÓN : OBLIGATORIO

1.1.8. HORAS SEMESTRALES : 96 HORAS

1.1.9. HORAS SEMANALES : 06 HORAS

TEORÍA: 04 HORAS

PRÁCTICA: 02 HORAS

1.1.10. DURACIÓN : 16 SEMANAS

1.1.11. EVALUACIÓN : SISTEMA: G

1.1.12. PROFESOR RESPONSABLE :

1.2. SUMILLA

Curso teórico-experimental orientado a proporcionar los conocimientos básicos de la

física en el campo del movimiento oscilatorio, de las ondas de materia, las

interacciones electromagnéticas y los fenómenos involucrados en la generación y

propagación de las ondas electromagnéticas.

2. OBJETIVOS:

2.1. OBJETIVO GENERAL:

Este curso complementa la visión general de la física hasta los albores de la física

moderna (1900). Hace uso de la metodología aprendida en el primer curso de física

buscando mayor entrenamiento de los alumnos en el estudio sistemático de los

fenómenos físicos para su posterior aplicación a la solución de problemas

relacionados con el trabajo del ingeniero civil.

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Estudiar el movimiento armónico simple, amortiguado y forzado desde el punto

de vista de la dinámica y la energía, tomando como modelo de referencia el

sistema masa-resorte. Aplicar éste modelo al análisis de estructuras simples en

edificaciones.

Explicar el fenómeno físico de la generación de ondas mecánicas, sus

características y los fenómenos relacionados a su propagación en distintos


2

medios elásticos. Conocer la matemática que modela éste fenómeno desde el

punto de vista de la dinámica y energía.

Describir y explicar la naturaleza de las ondas sonoras, su propagación en

medios gaseosos, líquidos y sólidos, así como las técnicas experimentales de

detección y análisis usadas en mediciones de campo.

Explicar la naturaleza de la carga eléctrica, la interacción de una distribución de

cargas asociado a los conceptos de campo y potencial eléctrico.

Describir las características de materiales conductores, aislantes y

semiconductores. Estudiar los condensadores como medios de almacenar la

carga eléctrica.

Comprender el fenómeno de corriente eléctrica. Adquirir los conocimientos

básicos del análisis de circuitos de corriente continua y discutir las aplicaciones

de estos circuitos.

Describir los fenómenos involucrados con las cargas eléctricas en movimiento,

su campo eléctrico y magnético asociado. Explicar las leyes básicas de la teoría

electromagnética.

Analizar circuitos de corriente alterna. Discutir el fenómeno de resonancia en

estos circuitos y las analogías con sistemas mecánicos.

Estudiar el magnetismo y la generación de campo magnético por cargas

eléctricas en movimiento. Los transformadores y el motor eléctrico.

Explicar los fenómenos físicos involucrados en la generación de ondas

electromagnéticas, su propagación e interacción con la materia.

2.3. UNIDADES DIDÁCTICAS CALENDARIZADAS:

SEMANA CAPÍTULO PRÁCTICA

1

OSCILACIONES I

Movimiento Periódico, oscilatorio y movimiento armónico

simple (MAS). El sistema masa-resorte. Solución de la

ED del MAS. Determinación de los parámetros de

solución en función de las condiciones iniciales. Análisis

de las características del MAS en función de los valores

de m, k, x(0) y v(0).

Resortes no lineales y solución numérica de la ED de

movimiento. Energía en el MAS. Energía potencial

elástica y coordenadas de equilibrio. Movimiento circular

uniforme y MAS. Osciladores acoplados, grados de

libertad y coordenadas normales. Oscilaciones en 2D

(curvas de Lissajous).

Presentación de

trabajo de

investigación.

Mostrar equipamiento

de automatización


3

2

OSCILACIONES II

El péndulo físico. Solución de la ED de movimiento.

Determinación de los parámetros de solución en función

de las condiciones iniciales. Análisis de las

características del movimiento pendular en función de los

valores de I, g, L, θ(0) y w(0).

Movimiento oscilatorio amortiguado. Casos: sub-

amortiguado, críticamente amortiguado y sobre-

amortiguado. Oscilaciones forzadas y resonancia.

Laboratorio (1)

Movimiento armónico

simple, amortiguado y

forzado.

3

OSCILACIONES III

Diagramas de fase en sistemas oscilantes. Estabilidad y

caos.

Laboratorio (2)

Péndulo Físico y

Teorema de Steiner.

4

ONDAS EN MEDIOS ELÁSTICOS I

Pulsos, tren de pulsos en medios elásticos. Ondas

mecánicas, la ecuación de onda. Ondas armónicas

longitudinales y transversales.

Práctica calificada (1)

Movimiento armónico.

5

ONDAS EN MEDIOS ELÁSTICOS II

Ondas y barreras: reflexión, refracción, difracción.

Paquetes de onda y dispersión. Superposición y ondas

estacionarias.

Laboratorio (3)

Ondas estacionarias

en cuerdas vibrantes.

6

ONDAS DE SONIDO

Ondas en dos y tres dimensiones. Ondas audibles,

ultrasónicas e infrasónicas. Energía y potencia de las

ondas sonoras. El efecto Doppler.

Práctica calificada (2)

Ondas mecánicas.

7

ELECTROSTÁTICA I

La carga eléctrica. Conductores, aislantes y

semiconductores. Interacción entre cargas eléctricas, ley

de Coulomb. Campo eléctrico y ley de Gauss.

Seminario

8 EXAMEN PARCIAL

9

ELECTROSTÁTICA II

Potencial eléctrico. Energía potencial electrostática.

Campo eléctrico y potencial. Superficies equipotenciales.

Capacidad, dieléctricos y energía electrostática.

Condensadores.

Trabajo de

Investigación

SEMANA CAPÍTULO PRÁCTICA


4

10

CORRIENTE ELÉCTRICA

Corriente y densidad de corriente eléctrica. Ley de Ohm y

resistencia. Modelo microscópico de la conducción

eléctrica. Circuitos de corriente continúa y reglas de

Kirchoff.

Laboratorio (4)

Circuitos Eléctricos

11

INTERACCIÓN MAGNÉTICA

El campo magnético. Movimiento de una carga en un

campo magnético. Fuerza de Lorentz. Campo magnético

creado por cargas móviles. Leyes de Ampere, Biot y

Savart.

Práctica Calificada (3)

Electrostática.

Corriente eléctrica.

12

INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

Flujo magnético. Fem inducida y las leyes de Faraday y

de Lenz. Generadores y motores. Inductancia. Energía

en circuitos inductivos y densidad de energía del campo

magnético.

Laboratorio (5)

Electromagnetismo.

13

CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA

El circuito RLC en serie con una fem alterna. Fasores.

Resonancia en el circuito RLC. Aplicaciones de los

circuitos de corriente alterna. Transformadores. Analogía

mecánica- eléctrica.

Trabajo de

investigación.

14

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

Ecuaciones de Maxwell. Ondas electromagnéticas.

Energía y momentum de una onda electromagnética.

Espectro de la radiación electromagnética. Radiación de

dipolos oscilantes.


Magnetismo e

Inducción

electromagnética.

15

PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS

ELECTROMAGNÉTICAS

Propagación de ondas electromagnéticas en la materia:

absorción, dispersión, reflexión, refracción e interferencia

de ondas electromagnéticas.


Trabajo de

investigación, informe

final.

16 EXAMEN FINAL

2.4. ESTRATÉGIAS DIDÁCTICAS:

El curso se imparte mediante clases teóricas, prácticas de aula y prácticas de

laboratorio adecuadamente programadas. Los principios fundamentales de la física

impartidos en el aula son ilustrados con ejemplos específicos adecuados.

Prácticas de laboratorio: En ellas se reafirman los conocimientos teóricos

aprendidos y se ejercita en el dominio de las diferentes técnicas experimentales

relacionadas con la medición de parámetros físicos involucrados en los fenómenos

estudiados. Se ejercita el trabajo grupal y se evalúa la capacidad de los alumnos en la

elaboración de informes técnicos en base a los resultados experimentales obtenidos.

Buscando de esta manera preparar a los alumnos para el mejor aprovechamiento en los

diversos laboratorios de los cursos de especialidad, contribuyendo así en su formación

profesional.


5

Prácticas de aula: En ellas se evalúa el conocimiento teórico adquirido en clase.

Están adecuadamente elaboradas y son de carácter único, lo que permite controlar el

avance del curso y mantener un nivel adecuado.

3. MATERIALES EDUCATIVOS

Pizarra, Multimedia, Internet y materiales de laboratorio.

4. SISTEMA DE EVALUACIÓN

4.1. SISTEMA G

PF: Promedio Final

EP: Examen Parcial

EF: Examen Final

PP: Promedio de prácticas

PF = (EP + EF + PP)/3

4.2. SUBSISTEMA

PP = (L1 + L2 + L3 + L4 + C1 + C2 + C3 + C5)/8

Donde: L1 + L2 + L3 + L4 son las 04 mejores notas de prácticas de laboratorio del

total de 05 y C1 + C2 + C3 son las 03 mejores notas de las prácticas calificadas de

las 04 primeras. C5 no se puede eliminar y esta conformada por 2 partes:

Evaluación por participación en clases de 00 – 5

Evaluación de informe final de investigación de 00 – 15

5. BIBLIOGRAFÍA

1. M. Alonso, E. J. Finn. “Física”. Addison – Wesley 1995.

2. Resnick Halliday. “Física para estudiantes de ciencias e ingeniería”. Ed. CECSA.

3. Serway, Raymond. “Física”. McGraw-Hill.

4. John P. Mc. Kelvey. “Física para ciencias e ingeniería”. Ed. HARLA.

5. Tipler Mosca. “Física para la ciencia y la Tecnología”. Oakland University. Ed.

Reverté 2005.

6. Eisberg and Lerner. “Física Fundamentos y aplicaciones”. Vol 2. Ed. Addison

Wesley.

7. Sears –Zemanski-Young-Freedman. “Física Universitaria”. Addison Wesley.

8. Charles Kittel, Walter D. “Mecánica” volumen 1. Berkeley physics course. Ed.

Reverte 1973.

9. Tongue and Sheppard. “Dinámica. Análisis y Diseño de Sistemas en

Movimiento”. University of Berkeley. Ed. Limusa Wiley. 2009.

10. Robert L. Borelli and Courtney Coleman. “Ecuaciones diferenciales. Una

Perspectiva de Modelación”. Oxford University Press. 2002.


6

11. Robert W. Soutas-Little, Daniel J. Inman, Daniel S. Balint. “Dinámica.

Edición Computacional”. Imperial College London. Cengage Learning 2009.

12. L. Landau. “Curso de Física General”. Ed. Mir Moscú 1984.

13. Ferdinand P. Beer and E. Russell. “Mecánica vectorial para ingenieros”. Lehigh

University. Ed. McGraw-Hill.1998.

syllabus fi 2 uni (1)

Documents