2021/2022
Fluidos y Superfluidos
Código: 100179
Créditos ECTS: 6
Titulación |
Tipo |
Curso |
Semestre |
2500097 Física |
OT |
4 |
1 |
La metodología docente y la evaluación propuestas en la guía pueden experimentar alguna modificación en función de las restricciones a la presencialidad que impongan las autoridades sanitarias.
Uso de idiomas
- Lengua vehicular mayoritaria:
- catalán (cat)
- Algún grupo íntegramente en inglés:
- No
- Algún grupo íntegramente en catalán:
- No
- Algún grupo íntegramente en español:
- No
Otras observaciones sobre los idiomas
Se utilizará el castellano como segunda lengua vehicular de la asignatura.
Equipo docente
- Daniel Campos Moreno
Prerequisitos
No hay prerrequisitos oficiales. Se presuponen conocimientos de Física Newtoniana y Termodinámica, ecuaciones diferenciales ordinarias y en derivadas parciales; también conocimientos básicos de mecánica cuántica.
Objetivos y contextualización
- Introducir los conceptos y métodos de la física de los medios continuos.
- Comprender las propiedades dinámicas básicas de los líquidos.
- Entender y describir los regímenes dinámicos de los líquidos newtonianos.
- Aplicar los conceptos fundamentales de los puntos anteriores a diferentes situaciones de interés y aplicaciones.
- Describir fenomenológicamente el comportamiento del helio superfluido.
- Utilizar procedimientos estadísticos para describir el flujo turbulento.
Competencias
- Actuar en el ámbito de conocimiento propio valorando el impacto social, económico y medioambiental.
- Aplicar los principios fundamentales al estudio cualitativo y cuantitativo de las diferentes áreas particulares de la física.
- Comunicar eficazmente información compleja de forma clara y concisa, ya sea oralmente, por escrito o mediante TIC, y en presencia de público, tanto a audiencias especializadas como generales.
- Conocer las bases de algunos temas avanzados, incluyendo desarrollos actuales en la frontera de la Física, sobre los que poder formarse posteriormente con mayor profundidad.
- Formular y abordar problemas físicos identificando los principios más relevantes y usando aproximaciones, si fuera necesario, para llegar a una solución que debe ser presentada explicitando hipótesis y aproximaciones.
- Introducir cambios en los métodos y los procesos del ámbito de conocimiento para dar respuestas innovadoras a las necesidades y demandas de la sociedad.
- Planear y realizar, usando los métodos apropiados, un estudio o investigación teórico e interpretar y presentar los resultados.
- Razonar críticamente, poseer capacidad analítica, usar correctamente el lenguaje técnico, y elaborar argumentos lógicos.
- Realizar trabajos académicos de forma independiente usando bibliografía, especialmente en inglés, bases de datos y colaborando con otros profesionales.
- Trabajar autónomamente, usar la propia iniciativa, ser capaz de organizarse para alcanzar unos resultados, planear y ejecutar un proyecto.
- Trabajar en grupo, asumiendo responsabilidades compartidas e interaccionando profesional y constructivamente con otros con absoluto respeto a sus derechos.
- Usar las matemáticas para describir el mundo físico, seleccionando las herramientas apropiadas, construyendo modelos adecuados, interpretando resultados y comparando críticamente con la experimentación y la observación.
Resultados de aprendizaje
- Comunicar eficazmente información compleja de forma clara y concisa, ya sea oralmente, por escrito o mediante TIC, y en presencia de público, tanto a audiencias especializadas como generales.
- Describir fenomenológicamente el comportamiento del helio superfluido según el modelo de Tisza.
- Describir los aspectos generales de la turbulencia hidrodinámica.
- Determinar el campo de presiones y las fuerzas ejercidas sobre las paredes que contienen a un fluido.
- Determinar el campo de velocidades de fluidos disipativos mediante la ecuación de Navier-Stokes.
- Determinar el campo de velocidades de fluidos perfectos mediante la ecuación de Euler.
- Explicar el codi deontològic, explícit o implícit, de l`àmbit de coneixement propi.
- Identificar situaciones que necesitan un cambio o mejora.
- Justificar la ecuación de Oseen para el movimiento de una esfera en el seno de un fluido a bajo número de Reynolds.
- Razonar críticamente, poseer capacidad analítica, usar correctamente el lenguaje técnico, y elaborar argumentos lógicos.
- Realizar trabajos académicos de forma independiente usando bibliografía, especialmente en inglés, bases de datos y colaborando con otros profesionales.
- Realizar un trabajo que relacione los conceptos de dinámica de fluidos con temas frontera actuales y presentar los resultados.
- Reducir la ecuación de Navier-Stokes dentro de la capa límite a una expresión resoluble analíticamente.
- Trabajar autónomamente, usar la propia iniciativa, ser capaz de organizarse para alcanzar unos resultados, planear y ejecutar un proyecto.
- Trabajar en grupo, asumiendo responsabilidades compartidas e interaccionando profesional y constructivamente con otros con absoluto respeto a sus derechos.
- Usar procedimientos estadísticos para describir el flujo turbulento.
- Utilizar los métodos de solución de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales resolver las ecuaciones de movimiento de fluidos y de sólidos en fluidos.
Contenido
- Física de los medios contínuos
- Cinemática de fluidos
- Fluido perfecto
- Fluido Newtoniano
- Similaridad dinámica
- Flujo a números de Reynolds grandes y pequeños
- Capa límite
- Superfluidos: helio líquido
- Inestabilidades hidrodinámicas
- Turbulencia
Metodología
Clases de teoría y de problemas, realización de y entrega de ejercicios.
Nota: se reservarán 15 minutos de una clase dentro del calendario establecido por el centro o por la titulación para que el alumnado rellene las encuestas de evaluación de la actuación del profesorado y de evaluación de la asignatura o módulo.
Evaluación
- Dos pruebas parciales que incluirán teoría y problemas (80% de la nota final, cada una un 40%); presentación de ejercicios resueltos (20% de la nota final).
- En caso de no alcanzar la nota mínima para aprobar la asignatura se podrá realizar un examen de recuperación con toda la materia del curso. La nota de este examen sustituirá a la nota correspondiente a los exámenes parciales.
- Para poder realizar el examen de recuperación será necesario haberse presentado a los dos exámenes parciales.
Actividades de evaluación
Título |
Peso |
Horas |
ECTS |
Resultados de aprendizaje |
Entrega de problemas |
20 % |
0
|
0 |
1, 11, 7, 10, 14, 15
|
Examen de recuperación |
80% |
3
|
0,12 |
1, 3, 2, 4, 5, 6, 12, 8, 9, 10, 13, 14, 17, 16
|
Primer examen parcial |
40 % |
3
|
0,12 |
1, 3, 2, 4, 5, 6, 12, 9, 10, 13, 17, 16
|
Segundo examen parcial |
40 % |
3
|
0,12 |
1, 3, 2, 4, 5, 9, 10, 13, 14, 17, 16
|
Bibliografía
- Kundu, P.K. Fluid Mechanics, Academic Press (2012). http://www.sciencedirect.com/science/book/9780123821003
- Landau, L.D. & Lifshitz, E.M. Fluid Mechanics (Landau and Lifshitz: Course of Theoretical Physics, Volume 6), Elsevier Butterworth Heinemann (1987). http://www.sciencedirect.com/science/book/9780080339337
- Lautrup, B. Physics of Continuous Matter, CRC Press (2011) enlace e-book
- Tritton, D.J. Physical Fluid Dynamics, Oxford University Press (1988)
Software
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