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Datos básicos de la asignaturaTitulación: Grado en FísicaAño plan de estudio: 2009
Curso implantación: 2010-11Centro responsable: Facultad de Física
Nombre asignatura: Mecánica y OndasCódigo asigantura: 1620010Tipología: OBLIGATORIACurso: 2Periodo impartición: Anual
Créditos ECTS: 12Horas totales: 300Área/s: Física de la Materia CondensadaDepartamento/s: Física de la Materia Condensada
Coordinador de la asignatura
MUÑOZ BERNABE ANTONIO
Profesorado
Profesorado del grupo principal:
CRIADO VEGA ALBERTO
Objetivos y competencias
OBJETIVOS:
Ampliar los conocimientos de mecánica newtoniana adquiridos en la asignatura de Física General.
Introducir las formulaciones lagrangiana y hamiltoniana de la mecánica.
Profundizar en el estudio de la dinámica de los sistemas de dos cuerpos y del sólido rígido.
Comprender los fundamentos de la relatividad especial y su aplicación a la cinemática y dinámica
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relativistas.
Introducir los conceptos fundamentales de la física ondulatoria.
Conocer las bases del método experimental.
Conocer el fundamento físico de la instrumentación de uso frecuente en el laboratorio.
Adquirir soltura en el manejo de los instrumentos y equipos de uso habitual en el laboratorio
Conocer las técnicas básicas de adquisición y tratamiento de datos en el laboratorio.
COMPETENCIAS:
Competencias específicas:
Conocimiento y comprensión de los fenómenos y de las teorías físicas más importantes.
Capacidad de estimar órdenes de magnitud para interpretar fenómenos diversos.
Capacidad de profundizar en la aplicación de los conocimientos matemáticos en el contexto general
de la física.
Capacidad de medida, interpretación y diseño de experiencias en el laboratorio o en el entorno.
Capacidad de modelado de fenómenos complejos, trasladando un problema físico al lenguaje
matemático.
Capacidad de transmitir conocimientos de forma clara tanto en ámbitos docentes como no
docentes.
Competencias genéricas:
Capacidad de análisis y síntesis
Capacidad de organizar y planificar
Comunicación oral en la lengua nativa
Comunicación escrita en la lengua nativa
Resolución de problemas
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Trabajo en equipo
Capacidad de crítica y autocrítica
Capacidad de generar nuevas ideas
Contenidos o bloques temáticos
Mecánica newtoniana: Leyes de conservación, sistemas de referencia en rotación.
Introducción a la mecánica analítica.
Campos centrales.
Oscilaciones.
Sólido rígido.
Relatividad Especial.
Propiedades generales de los fenómenos ondulatorios. Ondas mecánicas.
Técnicas experimentales de Mecánica y Ondas.
Relación detallada y ordenación temporal de los contenidos
I. Fundamentos de la mecánica newtoniana (13 horas)
- Objetivos de la mecánica clásica. Conceptos básicos
- Principio de determinación. Ecuaciones de movimiento, ecuaciones horarias
- Leyes de Newton. Conceptos de fuerza y masa
- Límites de la mecánica clásica
- Teoremas de conservación. Integrales primeras de movimiento
- Sistemas de referencia no inerciales
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- Ecuación de movimiento en sistemas acelerados. Aplicaciones
II. Fuerzas centrales. Problema de dos cuerpos (17 horas)
- Movimiento en un campo de fuerzas centrales. Integrales primeras
- Ecuaciones horarias del movimiento y ecuación de la órbita
- Características generales del movimiento en un campo central
- Problema unidimensional equivalente. Potencial efectivo
- Problema de Kepler: Tipos de órbitas
- Problema de dos cuerpos. Reducción al problema equivalente de un cuerpo
- Colisiones elásticas e inelásticas. Descripción en los sistemas laboratorio y centro de masas.
III. Mecánica analítica (20 horas)
- Concepto de ligadura
- Coordenadas generalizadas. Espacio de la configuración
- Desplazamientos virtuales. Principio de los trabajos virtuales
- Principio de D¿Alembert. Ecuaciones de Lagrange
- Fuerzas potenciales. Lagrangiana de un sistema
- Coordenadas cíclicas. Simetrías y principios de conservación
IV. Cinemática y dinámica del sólido rígido (19 horas)
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- Sólido rígido. Grados de libertad
- Teoremas de Euler y Charles
- Orientación del sólido. Ángulos de Euler
- Velocidad angular. Eje instantáneo de rotación. Eje helicoidal. Movimiento restringido.
- Momento angular del sólido respecto a uno de sus puntos. Tensor de inercia
- Valores y vectores propios del tensor de inercia. Ejes principales del sólido y momentos principales
de inercia
- Energía cinética del sólido
- Ecuaciones de movimiento. Ecuaciones de Euler
V. Cinemática y dinámica relativistas (20 horas)
- Circunstancias teóricas y hechos experimentales que justifican la necesidad de una nueva teoría.
- Postulados de Einstein
- Transformaciones de Lorentz
- Transformación de la velocidad
- Intervalo espacio-temporal entre dos sucesos: su invarianza. Espacio de Minkowski
- Tipos de intervalos. El cono de luz
- Tetravector. Tetravectores velocidad y momento
- Ecuación de movimiento relativista. Conceptos de masa y momento lineal
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- Transformación de la fuerza
- Energía relativista. Equivalencia masa energía
- Transformación del momento y la energía
- Conservación del cuadrimomento. Colisiones relativistas.
VI. Oscilaciones con varios grados de libertad. Movimiento ondulatorio (11 horas)
- Oscilaciones pequeñas. Modos normales.
- Concepto de onda. Ecuación de onda monodimensional
- Ondas armónicas. Solución general de la ecuación de onda: análisis de Fourier
- Ondas estacionarias
- Densidad de energía y energía transportada por la onda
- Ecuación de onda en tres dimensiones. Ondas planas y esféricas.
- Propagación de ondas en medios dispersivos. Relación de dispersión
- Grupo de ondas. Velocidad de grupo.
- Ondas sonoras y ondas superficiales en líquidos.
TÉCNICAS EXPERIMENTALES (5 horas)
1.- Osciloscopio de rayos catódicos
Fundamento: Efecto termoiónico.- Tubo de rayos catódicos.- Formación de la imagen.-
Representación en doble traza. Manejo: a) controles del cañón de electrones, b) controles de los
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canales de entrada, c) controles del desplazamiento horizontal.- Realización de medidas sobre la
pantalla. Precisión.
2.- Medida de magnitudes eléctricas. El multímetro.
Fuerza sobre una corriente en un campo magnético.- Fuerzas sobre una espira en un campo
magnético..- Instrumentos de medida para corriente contínua y alterna.- Manejo del multímetro.
3.- Medida de tiempos y otra instrumentación de uso frecuente
Efecto fotoeléctrico. Célula fotoeléctrica.- Contador electrónico digital. Manejo.- Registrador gráfico.-
Generador de funciones.- Fuente de tensión (transformador variable).- Fuente de intensidad.
4. Descripción de las experiencias de laboratorio a realizar.
5.-Tratamiento de datos y orientaciones prácticas sobre elaboración de informes.
Errores en las medidas. Tipos de errores.- Determinación de la cota de error en las medidas
directas.- Determinación del error en las medidas indirectas. Propagación de errores.- Método de
mínimos cuadrados para el ajuste de una nube de puntos a una recta. Método
aproximado.-Consideraciones y comentarios relativos a la correcta realización de los trabajos
prácticos.- Informes sobre las experiencias.
PRÁCTICAS DE LABORATORIO. (15 horas)
1.- Estudio de las oscilaciones de gran amplitud en un péndulo.
2.- Movimiento del sólido rígido con un punto fijo.
3.- La balanza de gravitación.
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4.- Órbitas en un campo gravitatorio.
5.- El oscilador lineal.
6.- Efectos no lineales en osciladores.
7.- Oscilaciones pequeñas en sistemas acoplados.
8.- Ondas estacionarias en medios continuos.
9.- Propagación de ultrasonidos en líquidos. Velocidad de fase y de grupo.
10.- Difracción de ondas ultrasonoras.
Actividades formativas y horas lectivas
Actividad Créditos Horas
B Clases Teórico/ Prácticas 9 90
C Clases Prácticas en aula 1 10
D Clases en Seminarios 0,5 5
E Prácticas de Laboratorio 1,5 15
Metodología de enseñanza-aprendizaje
Clases teóricas
En el desarrollo de las clases se procurará motivar la participación activa del alumno, utilizando con
frecuencia ejemplos extraídos de la realidad para una mejor comprensión de los conceptos y se
fomentará la frecuente consulta bibliográfica, desaconsejando al alumno el estudio de la asignatura
utilizando únicamente los apuntes de clase.
Se insistirá al alumno sobre la importancia de hacer uso frecuente de las tutorías a lo largo del
curso para aclarar cuantas dudas se le planteen en el estudio de la asignatura, tanto en sus
aspectos teóricos como de aplicación de los conceptos, con el fin de evitar que la utilización de las
tutorias se limite a los días previos a los exámenes.
Prácticas de Laboratorio
El alumno dispondrá de un tiempo adecuado para la realización de las experiencias propuestas. Al
final de cada sesión de laboratorio el alumno entregará una copia de los valores medidos
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experimentalmente durante la realización de las experiencias, valores con los que deberá realizar el
correspondiente informe.
Con una distribución regular a lo largo del periodo de prácticas, el alumno realizará un determinado
número de informes que les serán asignados por el profesor de entre los trabajos realizados. Los
informes serán entregados durante la sesión de laboratorio siguiente a aquella en que se le asignó
su realización y serán evaluados para la sesión siguiente a aquella en que fueron entregados, al
objeto de que las correcciones realizadas puedan ser útiles para mejorar la elaboración de los
siguientes informes.
El alumno podrá recuperar algunas de las calificaciones desfavorables solicitando la realización de
nuevos informes en sustitución de aquellos cuya calificación desea mejorar.
Exposiciones y seminarios
Resolución de problemas y ejercicios prácticos relacionados con el contenido de la asignatura
procurando motivar la participación activa del alumno, utilizando con frecuencia ejemplos extraidos
de la realidad, y fomentando el análisis y discusión de los temas planteados.
Exposición del fundamento de diversos fenómenos mecánicos y ondulatorios junto a la realización
de demostraciones prácticas que facilitan la mejor comprensión de tales fenómenos al mismo
tiempo que permiten mostrar los equipos e instrumentos de medida y las técnicas experimentales
más comúnmente utilizadas en el laboratorio de Mecánica y Ondas.
Sistemas y criterios de evaluación y calificación
Exámenes escritos con una parte teórica, que acredite el conocimiento de los aspectos más
relevantes del formulismo matemático, su estructura y sus potenciales aplicaciones, y una parte de
problemas, que valore la comprensión y capacidad de aplicación de dicho formulismo a problemas
físicos o meramente matemáticos.
Exámenes prácticos de laboratorio.
Valoración de trabajos y problemas presentados a lo largo del curso incorporando así una
componente de evaluación contínua.
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Asistencia, actitud y habilidades demostradas en las sesiones de laboratorio.
Presentación de memorias escritas de las experiencias realizadas
Criterios de calificación del grupo
Se realizarán dos exámenes parciales eliminatorios para la primera convocatoria. En el resto de las
convocatorias el alumno se examinará de la asignatura completa. Todos los exámenes serán
escritos y constarán de dos partes. En la parte teórica se podrá pedir el desarrollo de algún
apartado del programa que ponga de manifiesto la coherencia en la exposición y la capacidad de
síntesis del alumno, así como la resolución de cuestiones cortas de tipo conceptual donde el
alumno pueda mostrar el grado de comprensión y asimilación de los conocimientos. En la parte de
problemas, se propondrá la resolución de problemas en los que el alumno pueda mostrar su
capacidad de análisis y su aptitud en la aplicación de los conceptos aprendidos. La calificación del
examen se obtendrá mediante la media aritmética de las puntuaciones de cada parte siempre que
se haya obtenido una calificación de 4.0 o superior en ambas. El examen no estará aprobado si se
ha obtenido una calificación inferior a 4.0 en alguna de las partes.
La asistencia a las sesiones de laboratorio, al igual que la entrega de las memorias de prácticas que
se soliciten, es requisito necesario para aprobar la asignatura. La calificación de los trabajos de
laboratorio se obtendrá como media aritmética de las calificaciones de los informes realizados por el
alumno. En ellos se evaluará tanto la calidad de las medidas realizadas en el laboratorio (número de
medidas efectuadas, bondad de las medidas, datos sobre la incertidumbre de las mismas,....) como
la calidad del informe realizado a partir de estas medidas. Si la calificación es inferior a 4.0 puntos
se le exigirá superar un examen referido a los trabajos prácticos, consistente en realizar uno de
ellos y su correspondiente memoria. La asignatura no estará aprobada si se ha obtenido una
calificación inferior a 5.0 en dicho examen.
Se realizarán además, fuera del horario de clases, pruebas consistentes en la resolución de un
problema. Si la calificación de una prueba es inferior a 5.0, no influirá en la calificación final.. Si la
calificación de una prueba está en el rango 5.0 - 10.0, se incrementará la calificación de la parte de
Problemas del correspondiente parcial de 0.5 a 1.0 de forma proporcional.
La calificación de los exámenes contribuirá en un 85 % a la calificación global de la asignatura y la
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calificación de los trabajos de laboratorio en un 15 %.
PLAN DE CONTINGENCIA PARA EL CURSO 2020/21
*Escenario A (semipresencialidad)
- Adaptación de la docencia: Conforme con lo previsto por la Facultad se dividirá el curso en
grupos, de acuerdo con el aforo del aula, que asistirán a las clase teórico-prácticas y seminarios de
forma presencial, en turnos rotatorios semanales. El resto de alumnos recibirá las clases
teórico-prácticas y seminarios de forma síncrona mediante retransmisión online. Las prácticas de
laboratorio se organizarán en grupos sin sobrepasar el aforo del laboratorio. Si por un elevado
número de grupos en relación con la disponibilidad del laboratorio no fuese posible que los alumnos
puedan realizar las 10 prácticas previstas en el escenario 0, se reducirá este número y se
sustituirán las prácticas no realizadas por (tratamiento de datos y/o) la realización de memorias con
datos suministrados y/o prácticas online y/o seminarios en el aula sobre las prácticas.
- Adaptación de los procesos de evaluación: La evaluación se realizará de forma presencial de
acuerdo con lo previsto en el escenario 0 y, en el caso de que se hayan sustituido prácticas de
laboratorios por seminarios sobre las prácticas, se realizará un examen presencial sobre el
contenido de estos seminarios, cuya calificación contribuirá a la calificación de las prácticas de
laboratorio de forma proporcional a su duración.
*Escenario B (suspensión de la actividad presencial)
- Adaptación de la docencia: Las clases teórico-prácticas y los seminarios serán online. Las
sesiones de prácticas de laboratorio se sustituirán por la realización de memorias con datos
suministrados y/o prácticas online y/o seminarios sobre las prácticas.
- Adaptación de los procesos de evaluación: Como parece ser que es obligatorio, la evaluación
se tendrá que realizar de forma online y siguiendo lo previsto en el escenario 0 y, en el caso de que
se hayan impartido seminarios sobre las prácticas de laboratorios, se realizará un examen online
sobre el contenido de estos seminarios, cuya calificación contribuirá a la calificación de las prácticas
de laboratorio de forma proporcional a su duración.
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Horarios del grupo del proyecto docente
https://fisica.us.es/docencia/titulaciones
Calendario de exámenes
https://fisica.us.es/docencia/titulaciones
Tribunales específicos de evaluación y apelación
Presidente: ALBERTO CRIADO VEGA
Vocal: ANTONIO MUÑOZ BERNABE
Secretario: FELIPE GUTIERREZ MORA
Suplente 1: JAVIER BLAZQUEZ GAMEZ
Suplente 2: JOSE JUAN LUQUE PALOMO
Suplente 3: JHON JAIRO IPUS BADOS
Bibliografía recomendada
BIBLIOGRAFÍA GENERAL:
Fundamentos de mecánica
Autores: CRIADO A. M.
Edición: Ed. Serv. Publ. Univ. de Sevilla, 1979
Publicación: Thomson-Paraninfo. Madrid
ISBN: 978-84-939565-2-3
Mecánica Newtoniana
Autores: FRENCH A.P
Edición: Ed. Reverté. Barcelona, 1978
Publicación: Thomson-Paraninfo. Madrid
ISBN: 978-84-939565-2-3
Mecánica clásica
Autores: GOLDSTEIN H.
Edición: Ed. Reverté. Barcelona, 1992
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Publicación: Thomson-Paraninfo. Madrid
ISBN: 978-84-939565-2-3
Mecánica clásica
Autores: KIBBLE T.W.B.
Edición: Ed. Urmo. Bilbao, 1972
Publicación: Thomson-Paraninfo. Madrid
ISBN: 978-84-939565-2-3
Classical mechanics
Autores: KIBBLE T.W.B., BERKSHIRE F.H.
Edición: Ed. Longman, 1996
Publicación: Thomson-Paraninfo. Madrid
ISBN: 978-84-939565-2-3
Mecánica
Autores: LANDAU L. D., LIFSHITZ E. M.
Edición: Ed. Reverté. Barcelona, 1975
Publicación: Thomson-Paraninfo. Madrid
ISBN: 978-84-939565-2-3
Dinámica clásica de las partículas y sistemas
Autores: MARION J.B.
Edición: Ed. Reverté. Barcelona, 1992
Publicación: Thomson-Paraninfo. Madrid
ISBN: 978-84-939565-2-3
Dinámica clásica
Autores: RAÑADA A.
Edición: Alianza Ed. 1990
Publicación: Thomson-Paraninfo. Madrid
ISBN: 978-84-939565-2-3
Mecánica.
Autores: SYMON K. R.
Edición: Ed. Aguilar. Madrid, 1968
Publicación: Thomson-Paraninfo. Madrid
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Mecánica Clásica
Autores: TAYLOR J.R.
Edición: Ed, Reverte, 2013
Publicación: Thomson-Paraninfo. Madrid
ISBN: 978-84-939565-2-3
Mecánica Teórica en ejercicios y problemas (dos tomos)
Autores: BATH M., DZHANELIDZE G., KELZON A.
Edición: Ed. Mir. Moscú, 1990
Publicación: Thomson-Paraninfo. Madrid
ISBN: 978-84-939565-2-3
Problemas de Mecánica resueltos y comentados
Autores: ECENARRO O.
Edición: Serv. Ed. de la Univ. del País Vasco, 2000
Publicación: Thomson-Paraninfo. Madrid
ISBN: 978-84-939565-2-3
Problemas de examen resueltos y comentados
Autores: ECENARRO O.
Edición: Serv. Ed. de la Univ. del País Vasco, 2000
Publicación: Thomson-Paraninfo. Madrid
ISBN: 978-84-939565-2-3
100 problemas de mecánica
Autores: PÉREZ GARCÍA V.M., VÁZQUEZ MARTÍNEZ L., FERNÁNDEZ-RAÑADA A.
Edición: Alianza Ed.. Madrid, 1997
Publicación: Thomson-Paraninfo. Madrid
ISBN: 978-84-939565-2-3
Mecánica Teórica, (Serie Schaum)
Autores: SPIEGEL, M.R.
Edición: McGraw-Hill, 1976
Publicación: Thomson-Paraninfo. Madrid
ISBN: 978-84-939565-2-3
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BIBLIOGRAFÍA ESPECÍFICA:
Relatividad especial
Autores: FRENCH A. P.
Edición: Ed. Reverté. Barcelona, 1984
Publicación: Thomson-Paraninfo. Madrid
ISBN: 978-84-939565-2-3
Introducción a la teoría especial de la relatividad
Autores: RESNICK, R.
Edición: Ed. Limusa, 1977
Publicación: Thomson-Paraninfo. Madrid
ISBN: 978-84-939565-2-3
Introducción a la relatividad especial
Autores: SMITH J. H.
Edición: Ed. Reverté. Barcelona, 1969
Publicación: Thomson-Paraninfo. Madrid
ISBN: 978-84-939565-2-3
Vibraciones y ondas
Autores: FRENCH A. P.
Edición: Ed. Reverté. Barcelona, 1974
Publicación: Thomson-Paraninfo. Madrid
ISBN: 978-84-939565-2-3
Vibrations and waves in physics
Autores: MAIN I. G.
Edición: Ed. Cambridge University Press,1984
Publicación: Thomson-Paraninfo. Madrid
ISBN: 978-84-939565-2-3
The physics of vibrations and waves
Autores: PAIN H.J.
Edición: Ed. Wiley. 1999
Publicación: Thomson-Paraninfo. Madrid
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