Logo UAB
2023/2024

Iniciació a la Física Experimental

Codi: 100145 Crèdits: 6
Titulació Tipus Curs Semestre
2500097 Física OB 1 A

Professor/a de contacte

Nom:
Luis Font Guiteras
Correu electrònic:
lluis.font@uab.cat

Idiomes dels grups

Podeu accedir-hi des d'aquest enllaç. Per consultar l'idioma us caldrà introduir el CODI de l'assignatura. Tingueu en compte que la informació és provisional fins a 30 de novembre de 2023.

Equip docent

Carlos Domingo Miralles
Markus Gaug
Leonardo Gastón González Gómez
Carles Navau Ros
Francesc Xavier Alvarez Calafell

Prerequisits

No hi ha cap requisit


Objectius

En aquesta assignatura es pretén que l’alumnat:

  1. Adquireixi uns coneixements i unes habilitats bàsics per a poder desenvolupar-se correctament en un laboratori.
  2. Sàpiga interpretar els resultats obtinguts, veure quins són els fenòmens físics que hi ha darrera l’experiment i comprendre el procés que ha observat.
  3. Sàpiga realitzar un experiment de forma correcta, adquirint les dades experimentals i obtenint els resultats amb les incerteses adequades.
  4. Adquireixi uns coneixements bàsics de probabilitat i estadística.
  5. Adquireixi unes habilitats bàsiques de programació i les sàpiga aplicar al tractament de dades experimentals.

 En finalitzar aquesta assignatura l'alumnat hauria d’estar capacitat per:

  1. Preparar la realització d’una pràctica.
  2. Prendre dades correctament, en base a la metodologia adequada.
  3. Recollir i tractar adequadament les dades experimentals.
  4. Analitzar, interpretar i discutir els resultats obtinguts d’acord amb la fenomenologia de l’experiment.
  5. Relacionar un fenomen observat amb la part de la física que correspongui per tal d’entendre’l.
  6. Descriure de manera clara i ordenada la realització d’un experiment, quina fenomenologia hi ha al darrera, i explicar les conclusions que se’n poden treure.
  7. Elaborar programes computacionals senzills per a realitzar càlculs repetitius en els llenguatges més habituals.

 A més a més, es potenciarà l’adquisició de competències generals com ara:

      1. Capacitat de participar críticament en una discussió i de treball en equip mitjançant la realització de pràctiques en grup.

      2. Capacitat per a aplicar el mètode científic.


Competències

  • Actuar amb responsabilitat ètica i amb respecte pels drets i deures fonamentals, la diversitat i els valors democràtics.
  • Actuar en l'àmbit de coneixement propi valorant l'impacte social, econòmic i mediambiental.
  • Comunicar eficaçment informació complexa de manera clara i concisa, ja sigui oralment, per escrit o mitjançant TIC, i en presència de públic, tant a públics especialitzats com generals
  • Desenvolupar estratègies d'anàlisi, síntesi i comunicació que permetin transmetre els conceptes de la física en entorns educatius i divulgatius
  • Formular i abordar problemes físics identificant els principis més rellevants i utilitzant aproximacions, si fos necessari, per arribar a una solució que ha de ser presentada explicitant hipòtesis i aproximacions
  • Planejar i realitzar, utilitzant els mètodes apropiats, un estudi, mesura o recerca experimental i interpretar i presentar-ne els resultats
  • Raonar críticament, tenir capacitat analítica, fer servir correctament el llenguatge tècnic i elaborar arguments lògics
  • Treballar autònomament, tenir iniciativa pròpia, ser capaç d'organitzar-se per assolir uns resultats i planejar i executar un projecte
  • Treballar en grup, assumint responsabilitats compartides e interaccionant professional i constructivament amb altres amb absolut respecte als seus drets.
  • Utilitzar instruments informàtics (llenguatges de programació i programari) adequats a l'estudi de problemes físics

Resultats d'aprenentatge

  1. Analitzar i avaluar l'adequació dels muntatges preparats i realitzats a fi de poder obtenir les mesures i els resultats desitjats.
  2. Analitzar la influència de diversos paràmetres en la simulació d'un experiment.
  3. Avaluar correctament la incertesa associada a una mesura o a un conjunt de mesures.
  4. Comunicar eficaçment informació complexa de manera clara i concisa, ja sigui oralment, per escrit o mitjançant TIC, i en presència de públic, tant a públics especialitzats com generals.
  5. Descriure el funcionament i manera d'operar dels instruments de mesura utilitzats.
  6. Descriure fenòmens físics, identificar variables, analitzar-ne la influència, presentant els resultats i les conclusions del treball elaborat d'una manera clara i precisa.
  7. Determinar i mesurar les variables que descriuen un sistema físic.
  8. Discriminar les dependències més importants i extreure les conclusions més rellevants d'un conjunt de mesures experimentals.
  9. Explicar el codi deontològic, explícit o implícit, de l'àmbit de coneixement propi.
  10. Fomentar la discussió i el pensament crític valorant la precisió i les característiques dels resultats obtinguts.
  11. Identificar les implicacions socials, econòmiques i mediambientals de les activitats academicoprofessionals de l'àmbit de coneixement propi.
  12. Presentar els resultats d'una sèrie de mesures mitjançant gràfiques de forma adequada i fer regressions lineals.
  13. Raonar críticament, tenir capacitat analítica, usar correctament el llenguatge tècnic i elaborar arguments lògics.
  14. Redactar i presentar els resultats i les conclusions d'un treball experimental amb rigor i concisió.
  15. Treballar autònomament, tenir iniciativa pròpia, ser capaç d'organitzar-se per assolir uns resultats i planejar i executar un projecte.
  16. Treballar en grup, assumir responsabilitats compartides i interaccionar professionalment i de manera constructiva amb altres persones amb un respecte absolut als seus drets.
  17. Utilitzar els programes bàsics per redactar informes i fer el tractament bàsic de les dades.
  18. Utilitzar sensors digitals per mesurar magnituds.

Continguts

Els continguts estan agrupats en els dos blocs principals de què consta l'assignatura:

 

BLOC 1.- Classes de teoria i programació

1.- Metrologia. Magnituds físiques, unitats i incerteses. 

2.- Tractament de dades experimentals 

3.- Introducció a la Probabilitat i Estadística

4.- Fonaments de programació

 

BLOC 2. Pràctiques de Física Gral. en el laboratori de Física Gral.

El contingut de les pràctiques pot variar cada any. Com a referència, la llista de les pràctiques del curs 2022-23 es dona més avall. La llista actualitzada de les pràctiques es penjaran en el campus virtual de l'assignatura durant el primer semestre. Els alumnes han de realitzar, en sessions de 3 hores de durada i en grups de 2 persones, pràctiques relacionades amb diferents aspectes de la física gral. Independentment del contingut en pràctiques d'un any concret, es distingeixen dos tipus de pràctiques:

- Pràctiques d'instrumentació, on els alumnes aprenen a emprar instrumentació bàsica que s'utilitzarà en diferents pràctiques. Tots els alumnes fan les pràctiques d'instrumentació.

- Pràctiques de física gral. Els alumnes han de dur a terme una sèrie de pràctiques relacionades amb totes les branques de la Física General. No tots els alumnes fan les mateixes pràctiques.

Les normes de laboratori es distribuexen abans del començament de les pràctiques, juntament amb el calendari de pràctiques que cada grup ha de realitzar. Les pràctiques al laboratori es realitzaran durant tot el curs, si be la majoria es faran en el segon semestre (el calendari actualitzat estarà disponible en el campus virtual). Cada alumne realitzarà 9 pràctiques. Els alumnes seran informats amb antel·lació de les normes aplicables. 

 

Llistat de pràctiques curs 2022-23

  1. Tractament de dades i avaluació d’incerteses.
  2. Instrumentacióbàsica: mesures de longitud i de massa.
  3. Instrumentació bàsica: tester i oscil·loscopi.
  4. Conservació de l’energia.
  5. Segona llei de Newton
  6. Moviment de projectils
  7. Caiguda lliure
  8. Viscositat
  9. Ppi d’Arquímedes
  10. Gasos ideals
  11. Circuits de corrent continu
  12. Circuits de corrent altern.
  13. Càrrega i descàrrega d’un condensador
  14. Raó e/m de l’electró
  15. Ones mecàniques
  16. Pèndol de torsió
  17. Interferència i difracció de la llum
  18. Formació d’imatges amb lents.

 

 


Metodologia

Les hores de treball que s'especifiquen en la taula d'activitats formatives corresponen a un alumne promig: naturalment, no tots els alumnes necessiten el mateix temps per a aprendre conceptes i dur a terme determinades activitats, de manera que la distribució de temps s'ha d'entendre com a orientativa. Abans de l'inici del curs, els alumnes disposaran d'un calendari de l'assignatura penjat en el campus virtual on hi haurà els dies i les hores en les que es duran a terme cadascuna de les diferents activitats.

Activitats formatives dirigides

Classes magistrals i de problemes pràctics: en aquestes classes el professor explica la teoria d'adquisició, tractament i anàlisi de dades necessàries per a la realització de les pràctiques.

Pràctiques de laboratori: els alumnes han de realitzar, en sessions de 3 hores de durada i en grups de 2 persones, pràctiques relacionades amb diferents aspectes de la física gral. Les normes de laboratori es distribuiran abans del començament de les pràctiques, juntament amb el calendari de pràctiques que cada grup ha de realitzar. Les pràctiques al laboratori es realitzaran durant tot el curs, si be la majoria es faran en el segon semestre (el calendari actualitzat estarà disponible en el campus virtual).

Activitats formatives supervisades

Els alumnes hauran de resoldre exercicis de probabilitat i estadística utilitzant els llenguatges de programació més habituals. 

Activitats formatives autònomes

Estudi i preparació d'examens: Els alumnes han de dedicar un temps a estudiar els continguts de la teoria i a preparar els diferentsexamens.

Resolució de problemes: El professor de teoria lliura als alumnes un llistat de problemes que han de resoldre.

Preparació de les pràctiques: És requisit indispensable per a entrar al laboratori a realitzar una pràctica que l'alumne s'hagi preparat bé la pràctica. Això vol dir, no només haver llegit el guió de la pràctica, sino haver consultat els llibres necessaris per tal d'entendre bé els conceptes relacionats amb la pràctica i portar la llibreta de laboratori o un fitxer a l'ordinador portàtil amb totes les expressions que s'han de deduir o obtenir a partir de càlculs (per exemple, les avaluacions de la incertesa combinada) ja desenvolupades. D'aquesta manera l'alumne podrà dur a terme la pràctica completa dins les 3 hores que disposa i no tindrà problemes de temps. Hi ha pràctiques que, per raons de calendari, es duen a terme abans que la fenomenologia o la teoria corresponent s'hagin vist en una assignatura. Per tant, cal que l'alumne faci l'esforç d'estudiar i entendre pel seu compte la física de la pràctica en qüestió.

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 magistrals de metrologia i tractament de dades i de problemes pràctics 11 0,44 3, 6, 7, 8, 10, 12, 15
Classes pràctiques de programació i probabilitat i estadística 16 0,64 2, 3, 7, 8, 10, 12, 17
Pràctiques de laboratori 27 1,08 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 15, 16, 17, 18
Tipus: Supervisades      
Preparació de les sessions pràctiques de programació i realització d'exercicis 15 0,6 2, 3, 6, 7, 8, 12, 13, 14, 15, 16, 17
Tipus: Autònomes      
Estudi i preparació d'examens 42,5 1,7 2, 6, 8, 10, 12, 14, 15, 17
Preparació de les pràctiques de laboratori 15 0,6 1, 15, 18
Resolució de problemes 15 0,6 3, 6, 7, 8, 12, 15

Avaluació

L’avaluació d’aquesta assignatura és continuada durant tot el curs i s’obté a partir de les següents activitats:

-          Avaluació de Metrologia i Tractament de dades (20%)  Professor  Carles Domingo.

-          Valoració del treball de laboratori (60%). Inclou l'avaluació de les sessions de laboratori (30%) i un examen individual en el laboratori (30%). Es donarà una informació més detallada en el full de normes del laboratori que es penjarà en el campus virtual.  Prof. Lluís Font

-          Avaluació de Probabilitat, Estadística i Programació (20%). Professors Carles Navau i Xavier Álvarez

 Els professors responsables de cadascuna de les activitats es reserven el dret de realitzar més d’una prova si ho consideren convenient. Cada professor informarà dels criteris d’avaluació específics de l’activitat a través del campus virtual.

Informació detallada de l'avaluació de cada part:

Metrologia i Tractament de dades. 

Aquest apartat, com està indicat abans, representa el 20% de la nota global de l'assignatura. En el primer parcial l'alumnat haurà de superar un test bàsic (8%) i resoldre uns exercicis (12%). Important: Per tal de superar l'assignatura és imprescindible haver superat el test bàsic. Superar el test bàsic vol dir contestar-lo sense cap errada. L'alumnat disposarà de varies oportunitats al llarg del curs per a superar el test. La nota corresponent al test bàsic anirà disminuint a mesura que es vagin exhaurint oportunitats d'acord amb la informació que donarà el professor responsable. Però independentment de la qualificació obtinguda, cal haver superat el test bàsic. 

Pràctiques de laboratori.

La nota de pràctiques s'obté a partir de dues avaluacions:

1) Avaluació de les sessions de laboratori (30%). En cada sessió, els professors de laboratori avaluaran el grau de preparació de la pràctica per part de l'estudiant, la seva destreça en la realització de la pràctica i el grau d'aprenentatge mitjançant la supervisió del seu treball. En finalitzar la sessió, els alumnes han de lliurar un full de respostes als professors de laboratori, l'avaluació del qual també forma part de la nota de laboratori. 

2) Avaluació pràctica individual (30%). L'alumnat haurà de fer una examen pràctic individual en el laboratori on serà evaluat de varies de les pràctiques que haurà realitzat al llarg del curs. 

L’assistència a les pràctiques és obligatòria. Si una absència és justificada, és imprescindible lliurar un justificant al responsable del laboratori. En aquest cas, sempre que sigui possible, es mirarà de realitzar la pràctica un altre dia acordat amb el responsable del laboratori. Si l’absència no és justificada, la nota de la pràctica corresponent serà 0. Si un alumne té més de dues absències no justificades, automàticament tindrà l’assignatura suspesa.

Probabilitat, Estadística i Programació

La nota d'aquesta part (20% de la nota global) s'obté de la següent manera:

- Examen parcial: 8%

- Lliuraments de programació: 8%

- Altres activitats deformació que es fan durant el curs a través del campus virtual: 4%

 

IMPORTANT:

1.- Per tal d'aprovar l'assignatura, és imprescindible ésser avaluat de totes les activitats d'avaluació. La no presentació a una activitat d'avaluació vol dir suspendre l'assignatura. En el cas d'avaluació única, les normes s'indiquen en el punt 3.

2.- Degut al caràcter experimental d'aquesta assignatura i a l'avaluació continuada del treball de laboratori, no hi ha sistemes de recuperació.

3.- Avaluació única:

Degut al caràcter experimental d'aquesta assignatura, l'alumne/a ha de participar en algunes activitats avaluadores al llarg del curs obligatòriament i independentment de si s'ha acollit a l'avaluació única o no. Aquestes són les pràctiques de laboratori (30% de la nota final) i les activitats avaluadores de la part de probabilitat, estadística i programacó que es fan al llarg del curs i que suposen el 4% de la nota final. Aquestes dues activitats no són recuperables. L'alumnat que s'hagi acollit a l'avaluació única serà avaluat del 66% restant de la nota global de l'assignatura de la següent manera: 

1. Haurà de realitzar una prova final de laboratori (30%). Es fixarà un dia per a dur a terme aquesta prova un matí.

2. El mateix dia la tarda, haurà de fer un examen de teoria on haurà de respondre a les qüestions corresponents al bloc de classes de teoria de metrologia i tractament de dades (20%) i probabilitat, estadística i programació (8%) (dos examens, un per a cada parcial). Quan hagi finalitzat, haurà de lliurar els treballs de programació (8%)

En cas de suspendre l'assignatura, tindrà una segona oportunitat de la part de metrologia i tractament de dades (20%) i de probabilitat, estadística i programació (8%). Cal destacar que per a aprovar l'assignatura haurà d'haver superat el test bàsic. L'alumnat que s'aculli a l'avaluació única disposarà doncs, de dues oportunitats per a superar el test bàsic. 


Activitats d'avaluació continuada

Títol Pes Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Avaluació de la matèria de teoria de metrologia i tractament de dades 20% 2,5 0,1 2, 3, 6, 7, 8, 10, 12, 15, 17
Avaluació treball del laboratori 60% 3 0,12 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15, 16, 17, 18
Evaluació de Probabilitat, Estadística i programació 20% 3 0,12 2, 3, 6, 7, 8, 10, 12, 13, 14, 17

Bibliografia

Apunts del professor en el campus virtual

Guions de les pràctiques disponibles en el campus virtual

Física para la Ciencia y la Tecnología. Tipler y Mosca. 6º edició. Volums 1, 2 i 3. Editorial Reverté, 2010

Statistical Data Analysis. Glen Cowan. Oxford Science Publications, 1998.

Per a problemes de probabilitat: http://www.dartmouth.edu/~chance/teaching_aids/books_articles/probability_book/amsbook.mac.pdf

Afegir bibliografia de programació


Programari

No hi ha programari