Logo UAB
2023/2024

Ampliació de Física Clàssica

Codi: 103286 Crèdits: 8
Titulació Tipus Curs Semestre
2501922 Nanociència i Nanotecnologia OB 2 1

Professor/a de contacte

Nom:
Adam Valles Mari
Correu electrònic:
adam.valles@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

Maria del Pilar Casado Lechuga

Prerequisits

No hi ha prerequisits.


Objectius

L'objectiu d'aquesta assignatura és proporcionar a l'estudiant els conceptes fonamentals de la física clàssica centrant-nos en la mecànica clàssica, la llum, i la interacció llum matèria. En concret, analitzarem la mecànica de sistemes de partícules, revisarem el comportament del sòlid rígid amb diferents condicions externes i es farà una introducció a mecànica analítica, tant conceptual com formal. A més a més, s'introduirà l'estudiant en l'òptica electromagnètica i es treballaran els principals models que descriuen la interacció entre la llum i la matèria.  


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.
  • 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.
  • Mantenir un compromís ètic.
  • Obtenir, gestionar, analitzar, sintetitzar i presentar informació, incluent-hi la utilització de mitjans telemàtics i informàtics.
  • Proposar idees i solucions creatives.
  • 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.
  • Treballar en equip i cuidar les relacions interpersonals de treball.

Resultats d'aprenentatge

  1. Analitzar i interpretar els fenòmens òptics d'acord amb els principis de la física.
  2. Analitzar situacions i problemes en l'àmbit de la física i plantejar respostes o treballs de tipus experimental utilitzant fonts bibliogràfiques.
  3. Aplicar els continguts teòrics adquirits a l'explicació de fenòmens experimentals.
  4. Aprendre de manera autònoma.
  5. Avaluar els resultats experimentals de manera crítica i deduir-ne el significat.
  6. Comunicar-se oralment i per escrit en la llengua pròpia.
  7. Emprar la tecnologia de la informació i la comunicació per a la documentació de casos i problemes.
  8. Fer cerques bibliogràfiques de documentació científica.
  9. Gestionar l'organització i la planificació de tasques.
  10. Identificar i situar l'equipament de seguretat del laboratori.
  11. Identificar l'origen de la llum com a ona electromagnètica.
  12. Integrar les observacions experimentals amb les teories físiques.
  13. Interpretar textos i bibliografia en anglès sobre física i materials a nivell bàsic.
  14. Mantenir un compromís ètic.
  15. Obtenir, gestionar, analitzar, sintetitzar i presentar informació, incluent-hi la utilització de mitjans telemàtics i informàtics.
  16. Proposar idees i solucions creatives.
  17. Raonar de forma crítica.
  18. Reconèixer els principis de l'òptica física en relació amb la interferència i difracció de la llum.
  19. Resoldre problemes amb l'ajuda de bibliografia complementària proporcionada.
  20. Resoldre problemes d'interferència i difracció d'ones electromagnètiques.
  21. Resoldre problemes electromagnètics mitjançant l'ús de les equacions de Maxwell.
  22. Resoldre problemes i prendre decisions.
  23. Treballar en equip i cuidar les relacions interpersonals de treball.
  24. Utilitzar correctament les eines informàtiques necessàries per a calcular, representar gràficament i interpretar les dades obtingudes, així com la seva qualitat.
  25. Utilitzar el material i la instrumentació de laboratori de manera adequada.
  26. Utilitzar programes de tractament de dades per elaborar informes.

Continguts

1. Sistemes de partícules

1. Lleis de conservació d’un sistema de partícules.

2. Xocs. Sistemes de referència del laboratori i del centre de masses.

3. Sistema de dos cossos. Massa reduïda.

2. Sòlid rígid

1. Sòlid rígid: rotació en torn a un eix fixe. Moment d’inèrcia.

2. Sistemes de referència mòbils. Teorema de Coriolis.

3. Sòlid rígid: Energia cinética total y de rotació. Tensor d’inèrcia. Moment angular del sòlid rígid.

4. Rotació lliure d'una baldufa simètrica. Angles d'Euler. Equacions d'Euler.

3. Introducció a la Mecànica Analítica

1. Sistemes lligats: lligadures, graus de llibertat i coordenades generalitzades.

2. Formulació de Lagrange. Formulació de Hamilton.

4. Equacions de Maxwell

1. Equacions de Maxwell en medis homogenis, isòtrops, i lineals.

2. Relacions energètiques. Teorema de Poynting.

5. La llum

1. Ones electromagnètiques. Ones planes. Radiacio no monocromàtica.

2. Polarització.

3. Interferències i difracció.

6. Interacció de la llum amb la matèria

1. Model clàssic de Lorentz.

2. Àtom de Bohr i teoria d'Einstein de la interacció llum-matèria.


Metodologia

L'assignatura consta de 1.34 ECTS d'activitats dirigides presencials a l'aula o al laboratori: 0.5 ECTS de classes teòriques, 0.28 ECTS de classes de problemes, i 0.56 ECTS de pràctiques de laboratori.

A més hi ha 0.64 ECTS d'activitats dirigides virtuales en classes teòriques. Adicionalment es poden proporcionar vídeos que complementin els crèdits ECTS de l'assignatura: 0.5 ECTS de classes teòriques i 0.28 ECTS de classes de problemes.

Les classes de teoria seran classes magistrals on es discutiran els continguts de l'assignatura incentivant la participació de l'estudiant mitjançant qüestions.

En les classes de problemes es pretén que l'estudiant participi de manera activa ja sigui plantejant dubtes o participant en la resolució d'exercicis i qüestions a l'aula.

En les pràctiques de laboratori, l'estudiant haurà d'aplicar els continguts teòrics a l'explicació de fenòmens experimentals tant en l'àmbit de la mecànica clàssica com de l'òptica.

El treball autònom de l'estudiant requerit en aquesta assignatura inclou l'estudi dels conceptes teòrics, la preparació i resolució de qüestionaris i de problemes, i la preparació de les pràctiques de laboratori així com la redacció dels corresponents informes.

L'assignatura presenta també activitats supervisades que consisteixen en el lliurament de problemes i qüestionaris.

El material docent de l'assignatura es proporcionarà a través del campus virtual.

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 16 0,64 2, 6, 8, 16, 17, 19, 20, 21, 22
Classes de teoria 40 1,6 1, 6, 11, 12, 16, 17, 18
Pràctiques de laboratori 14 0,56 3, 5, 6, 10, 16, 17, 23, 25
Tipus: Supervisades      
Tutoria 6 0,24 6, 9, 16, 17, 23
Tipus: Autònomes      
Estudi dels fonaments teòrics i preparació de les pràctiques de laboratori 76 3,04 1, 3, 4, 8, 11, 12, 17, 18, 23
Lectura de textos 2 0,08 2, 8, 19
Recerca bibliogràfica 8 0,32 2, 8
Redacció de treballs 10 0,4 3, 4, 5, 6, 7, 13, 15, 16, 17, 19, 22, 23, 26
Resolució de problemes 18 0,72 4, 6, 9, 16, 17, 19, 20, 21, 22

Avaluació

"Avaluació continuada"

La nota final de l’assignatura en cas de l'avaluació continuada s’obtindrà a partir de les següents proporcions:

  • 35%: Nota del examen parcial i/o final de Mecànica.
  • 35%: Nota del examen parcial i/o final d'Òptica.
  • 20%: Nota de l'assitència i dels informes de les pràctiques de laboratori.
  • 10%: Nota de les activitats a entregar (qüestions, problemes).

Per tal d'aplicar aquests percentatges cal que la nota (sobre 10) de cada un dels parcials sigui igual o superior a 3,5. En el cas que en algun o els dos parcials la nota sigui inferior a 3,5, l'alumne haurà de presentar-se a la repesca de la part que tingui suspesa amb nota inferior a 3,5. Si algun alumne tot i tenir l'assignatura aprovada vol millorar la nota, pot presentar-se a la repesca de la part que vulgui i la nota final es calcularà amb els percentatges anteriors considerant per a la nota dels exàmens la nota obtinguda a la repesca. Es considerarà "no avaluable" quan l'alumne no es presenti a cap examen o bé es presenti només a un dels dos exàmens parcials. Per tal de poder presentar-se a l'examen de recuperació, l'alumne haurà d'haver-se presentat als dos exàmens parcials.

 

"Avaluació única"
 
L’alumnat que s’hagi acollit a la modalitat d’avaluació única haurà de realitzar una prova final que consistirà en un examen de tot el temari teòric i de problemes de les dos parts de l'assignatura: Mecànica i Òptica. Aquesta prova es realitzarà el dia en què els estudiants de l’avaluació contínua fan l’examen del segon parcial.
La nota final de l’assignatura enaquestcas s’obtindrà a partir de les següents proporcions:
 
  • 80%: Nota del examen final.
  • 20%: Nota de l'assistència i dels informes de les pràctiques de laboratori.
Si la nota final no arriba a 5, l’estudiant té una altra oportunitat de superar l’assignatura mitjançant l’examen de recuperació que se celebrarà en la data que fixi la coordinació de la titulació. En aquesta prova es podrà recuperar el 80% de la nota corresponent a la part de teoria i problemes. La part de pràctiques no és recuperable.

Activitats d'avaluació continuada

Títol Pes Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Assistència i lliurament dels informes de les pràctiques de laboratori 20 0 0 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 13, 14, 15, 16, 17, 19, 22, 23, 24, 25, 26
Examen parcial o/i examen final d'Òptica 35 5 0,2 1, 6, 11, 12, 16, 17, 18, 20, 21, 22
Examen parcial o/i examen final de Mecànica 35 5 0,2 6, 12, 16, 17, 22
Lliurament d'activitats (qüestions, problemes) 10 0 0 1, 4, 5, 6, 11, 16, 17, 18, 20, 21, 22

Bibliografia

Bibliografia bàsica

T. W. B. Kibble, “Mecánica Clásica” (Ediciones Urmo)

J. B. Marion, “Dinámica Clásica de Partícules y Sistemas” (Editorial Reverté)

V. M. Pérez García, L. Vázquez Martínez, A. Fernández-Rañada, “100 Problemas de Mecánica” (Alianza Editorial)

R. K. Wangsness, "Campos Electromagnéticos", Editorial Limusa, Mexico, 1989.

J. Cabrera, F. J. López, F. Agulló, "Optica Electromagnética. Fundamentos" (Addison-Wesley Iberoamericana)

E. Hecht, "Optica" (Addison Wesley Iberoamericana)

A. N. Matveev, "Optics" (Mir Publishers)

R. W. Ditchburn, "Optica" (Editorial Reverté)      

P. M. Mejías Arias, R. Martínez Herrero, "100 problemas de óptica" (Alianza Editorial)

 Bibliografia avançada

H. Goldstein, “Mecánica Clásica” (Editorial Reverté)

M. Born, E. Wolf,  "Principles of Optics" (Pergamon Press)


Programari

No hi ha programari especial.