Física General: Mecànica i Ones
Codi: 103270 Crèdits: 7| Titulació | Tipus | Curs | Semestre |
|---|---|---|---|
| 2501922 Nanociència i Nanotecnologia | FB | 1 | 1 |
Professor/a de contacte
- Nom:
- Verónica Ahufinger Breto
- Correu electrònic:
- veronica.ahufinger@uab.cat
Utilització d'idiomes a l'assignatura
- Llengua vehicular majoritària:
- català (cat)
- Grup íntegre en anglès:
- No
- Grup íntegre en català:
- No
- Grup íntegre en espanyol:
- No
Altres indicacions sobre les llengües
Les classes de teoria es faran en català i les de problemes en espanyolEquip docent
- Santiago Suriñach Cornet
- Enric Menendez Dalmau
- Jose Lopez Barbera Martin
- David Viedma Palomo
- Josep Gutiérrez Martínez
Prerequisits
No hi ha prerequisits.
Objectius
L'objectiu principal de l'assignatura és que l'estudiant assoleixi els coneixements bàsics de la mecànica i de les ones tant a nivell conceptual com la seva descripció matemàtica. Es farà especial èmfasis en la comprensió qualitativa i quantitativa dels fenòmens i lleis que tindran rellevància més endavant en el camp de la Nanociència.
Competències
- Aplicar els conceptes, principis, teories i fets fonamentals relacionats amb la nanociència i la nanotecnologia a la resolució de problemes de natura quantitativa o qualitativa en l'àmbit de la nanociència i la nanotecnologia.
- Aplicar les normes generals de seguretat i funcionament d'un laboratori i les normatives específiques per a la manipulació de la instrumentació i dels productes i materials químics i biològics tenint en compte les seves propietats i els riscos.
- Aprendre de manera autònoma.
- Comunicar-se oralment i per escrit en la llengua pròpia.
- Demostrar que es comprenen els conceptes, principis, teories i fets fonamentals relacionats amb la nanociència i la nanotecnologia.
- Desenvolupar treballs de síntesi, caracterització i estudi de les propietats dels materials en la nanoescala a partir de procediments establerts prèviament.
- Gestionar l'organització i la planificació de tasques.
- Interpretar les dades obtingudes mitjançant mesures experimentals, incloent-hi l'ús d'eines informàtiques, identificar-ne el significat i relacionar-les amb les teories químiques, físiques o biològiques apropiades.
- Manipular els instruments i materials estàndards propis dels laboratoris d'assaigs físics, químics i biològics per a l'estudi i l'anàlisi de fenòmens en la nanoescala.
- Obtenir, gestionar, analitzar, sintetitzar i presentar informació, incluent-hi la utilització de mitjans telemàtics i informàtics.
- Raonar de forma crítica.
- Reconèixer els termes relatius als àmbits de la física, la química, la biologia, la nanociència i la nanotecnologia en llengua anglesa i fer servir l'anglès de manera eficaç per escrit i oralment en l'àmbit laboral.
- Reconèixer i analitzar problemes físics, químics i biològics en l'àmbit de la nanociència i la nanotecnologia i plantejar respostes o treballs adequats per a la seva resolució, incloent-hi en els casos necessaris l'ús de fonts bibliogràfiques.
- Resoldre problemes i prendre decisions.
Resultats d'aprenentatge
- "Formular i abordar problemes físics; identificar els principis físics rellevants, i usar estimacions d'ordre de magnitud i casos límit especials per arribar a una solució que ha de ser presentada explicitant-hi suposicions i aproximacions."
- Aplicar els continguts teòrics adquirits a l'explicació de fenòmens experimentals.
- Aplicar els principis d'equilibri de forces i moments de forces als cossos rígids.
- Aplicar l'equació d'ones per estudiar fenòmens de superposició i interferència.
- Aplicar les lleis de Newton per resoldre problemes sobre sistemes dinàmics d'una o diverses partícules.
- Aprendre de manera autònoma.
- Avaluar els resultats experimentals de manera crítica i deduir-ne el significat.
- Comunicar-se oralment i per escrit en la llengua pròpia.
- Definir les característiques del moviment ondulatori i obtenir l'equació general de les ones.
- Dur a terme els procediments d'anàlisi bàsics propis d'un laboratori de física.
- Enunciar les lleis de Newton i aplicar-les al moviment de partícules.
- Explicar els conceptes de treball i energia.
- Explicar els sistemes oscil·lants simples, esmorteïts i forçats.
- Fer cerques bibliogràfiques de documentació científica.
- Gestionar l'organització i la planificació de tasques.
- Identificar i situar l'equipament de seguretat del laboratori.
- Identificar les magnituds i unitats associades als principis físics bàsics de la mecànica, les ones, l'electricitat i el magnetisme.
- Identificar una força conservativa i calcular l'energia potencial corresponent.
- Manipular correctament els instruments habituals de mesurament en un laboratori de física.
- Manipular correctament els productes químics i gasos utilitzats al laboratori.
- Obtenir, gestionar, analitzar, sintetitzar i presentar informació, incluent-hi la utilització de mitjans telemàtics i informàtics.
- Racionalitzar els resultats obtinguts al laboratori en termes de les magnituds físiques i de la seva relació amb els fenòmens físics observats.
- Raonar de forma crítica.
- Resoldre problemes amb l'ajuda de bibliografia complementària proporcionada.
- Resoldre problemes i prendre decisions.
- Utilitzar correctament la terminologia bàsica en l'àmbit de la física clàssica.
- Utilitzar les equacions de la cinemàtica per descriure el moviment d'una partícula en una, dos o tres dimensions.
Continguts
- Introducció: Mesures i Unitats. Ordres de magnitud. Sistemes d’unitats. Longitud, massa i temps. Quantitats fonamentals.
- Cinemàtica: Moviment d’una partícula. Velocitat. Acceleració. Moviment en una dimensió: Moviment rectilini i Caiguda lliure, Moviment en dues dimensions: Moviment parabòlic i Moviment circular, Moviment en tres dimensions.
- Dinàmica: Lleis de Newton. Moment lineal i conservació del moment. Forces i tipus de forces. Sistema de referència inercial i no-inercial. Forces fictícies.
- Treball i energia: Impuls, treball, energia i potència. Conservació energia. Camps de forces.
- Sistemes de partícules: Conservació del moment lineal. Centre de masses. Sistema referència centre de masses. Energia cinètica. Energia total i conservació. Col·lisions.
- Sòlid rígid: Rotació respecte un eix fix. Moment d’inèrcia. Energia cinètica de rotació. Parell de forces. Translació, rotació i rodolament. Moment angular d’una partícula. Moment angular d’un sistema de partícules. Conservació del moment angular. Equilibri estàtic. Centre de gravetat.
- Oscil·lacions: Moviment oscil·latori harmònic simple. Energia de l’oscil·lador. El pèndol simple. El pèndol físic. El pèndol de torsió. Oscil·lacions amortides. Oscil·lacions forçades. Freqüència de ressonància.
- Ones: Moviment ondulatori. Tipus d’ones. Equació d’ones. Ones harmòniques. Velocitat propagació. Front d’ona. Polarització. Efecte Doppler. Principi de superposició. Interferències. Ones estacionaries. Anàlisi i síntesi harmòniques. So.
Metodologia
L'assignatura inclou classes de teoria, classes de problemes i pràctiques de laboratori.
En les classes de teoria es discutiran els continguts de l'assignatura sempre incentivant la participació de l'estudiant plantejant preguntes.
En les classes de problemes es pretén que l'alumne participi de manera activa ja sigui plantejant dubtes o participant en la resolució d'exercicis i qüestions.
Algunes de les sessions de problemes, si la pandèmia ho permet, seran de tipus problemes dirigits, on els estudiants resoldran els problemes plantejats amb el suport del professor/a i caldrà que al final de la classe entreguin de manera individual unes qüestions resoltes sobre el problema realitzat.
Les pràctiques de laboratori són d’assistència obligatòria i consistiran en quatre sessions de tres hores cadascuna en les que els estudiants en grups de tres persones hauran de realitzar una sèrie d'experiències relacionades amb els conceptes discutits a les classes de teoria i de problemes.
La primera pràctica, que realitzaran tots els grups, serà “Instrumentació: mesures de longitud i de massa i càlcul d’errors” (P1). Cada estudiant, a nivell individual, haurà de fer un informe d’aquesta pràctica que s’entregarà a través del campus virtual com a molt tard dues setmanes després de la realització de la pràctica.
Els estudiants hauran de fer tres pràctiques més entre les quatre següents:
P2: Caiguda lliure
P3: Ones i so
P4: Conservació de l’energia
P5: Moviment de projectils
De les que es lliurarà, a través del campus virtual, un informe col·lectiu (un per grup) que també s’entregarà com a molt tard dues setmanes després de la realització de lapràctica al laboratori.
El material per a les classes de teoria, de problemes i les pràctiques de laboratori serà subministrat a través del campus virtual de l'assignatura.
Nota: es reservaran 15 minuts d'una classe, dins del calendari establert pel centre/titulació, per a la complementació per part de l'alumnat de les enquestes d'avaluació de l'actuació del professorat i d'avaluació de l'assignatura/mòdul.
Activitats formatives
| Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|
| Tipus: Dirigides | |||
| Classes de problemes | 17,5 | 0,7 | 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 15, 17, 18, 21, 23, 24, 25, 26, 27 |
| Classes de teoria | 31,5 | 1,26 | 3, 9, 11, 12, 13, 17, 18, 23, 26 |
| Pràctiques de laboratori | 12,25 | 0,49 | 1, 3, 4, 5, 8, 9, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 25, 26, 27 |
| Tipus: Supervisades | |||
| Tutories i suport a la resolució de problemes | 8,75 | 0,35 | 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 17, 18, 21, 23, 27 |
| Tipus: Autònomes | |||
| Estudi de conceptes teòrics | 38 | 1,52 | 2, 3, 6, 7, 9, 11, 12, 13, 14, 15, 17, 18, 21, 23, 24, 26 |
| Lectura de guions de pràctiques | 5 | 0,2 | 2, 3, 6, 7, 9, 11, 12, 13, 14, 15, 17, 18, 21, 24 |
| Realització informes de pràctiques | 12 | 0,48 | 2, 3, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 15, 17, 18, 21, 22, 24, 26 |
| Resolució de exercicis | 38 | 1,52 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 17, 18, 21, 23, 24, 25, 26, 27 |
| Treball bibliogràfic | 6 | 0,24 | 2, 6, 7, 8, 14, 21, 24, 26 |
Avaluació
La nota final de l’assignatura s’obtindrà a partir de les següents proporcions:
- 35% : Nota del primer Parcial.
- 35% : Nota del segon Parcial.
- 20% : Nota dels informes de les pràctiques de laboratori entregats.
- 10% : Nota de les activitats entregades.
Per tal d'aplicar aquests percentatges cal que la nota (sobre 10) de cada un dels parcials sigui igual o superior a 4 i que s’hagin realitzat totes les pràctiques de laboratori. En el cas que en algun o els dos parcials la nota sigui inferior a 4, l'estudiant haurà de presentar-se a l'examen de recuperació de la part que tingui suspesa amb nota inferior a 4. Si algun estudiant, tot i tenir l'assignatura aprovada, vol millorar la nota pot presentar-se a l'examen de recuperació de la part que vulgui i la nota final que se li considerarà serà la nota obtinguda a la recuperació. La nota serà de "no avaluable" quan l'alumne no es presenti a cap examen o bé es presenti a només un dels dos exàmens parcials i no es presenti a la recuperació.
Activitats d'avaluació
| Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|---|
| Activitats per entregar | 10% | 0 | 0 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 17, 18, 21, 23, 24, 25, 26, 27 |
| Examen parcial 1 | 35% | 3 | 0,12 | 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 11, 12, 13, 17, 18, 23, 25, 26, 27 |
| Examen parcial 2 | 35% | 3 | 0,12 | 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 11, 12, 13, 17, 18, 23, 25, 26, 27 |
| Examen recuperació parcial 1 | 35% | 0 | 0 | 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 11, 12, 13, 17, 18, 23, 25, 26, 27 |
| Examen recuperació parcial 2 | 35% | 0 | 0 | 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 11, 12, 13, 17, 18, 23, 25, 26, 27 |
| Informes de pràctiques de laboratori | 20% | 0 | 0 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 25, 26, 27 |
Bibliografia
P. A. Tipler, G. Mosca, Física para la ciencia y la tecnología. Editorial Reverté. 6a edición (2010).
M. Alonso, E.J. Finn. Física. Addison-Wesley Iberoamericana. (1995)
F. W. Sears, M. W. Zemansky, H. D. Young, R. A. Freedman. Física Universitaria. Addison-Wesley. 12a edició (2009).
R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands, The Feynman lectures on physics. Addison-Wesley. 6à impressió (1977).
R. A. Serway, Física para ciencias e ingenierías. International Thompson. 7a edició (2008).
Programari
No es requereix cap programari específic.