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$: UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE … · efecto fotoeléctrico y difracción de Rayos X y Efecto Compton . Introducción de la Física Cuántica-Radiación de un cuerpo$
UANL - FIME Física IV

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VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

PROGRAMA ANALÍTICO FIME

Nombre de la unidad de aprendizaje: Física IV Frecuencia semanal: 3 hrs. Horas presenciales: 60 hrs. Horas de trabajo extra-aula: 32 hrs. Modalidad: Presencial Período académico: Semestral Unidad de aprendizaje: ( X ) obligatoria ( ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( X ) Formación básica profesional ( ) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: 4 incluyendo el laboratorio Fecha de elaboración: 30/11/2009 Fecha de la última actualización: 30/11/2009 Responsables del diseño: M.E.C. Jorge Enrique Figueroa Martínez Dra. Norma Esthela Flores Moreno Dr. Sadasivan Shaji M.C. Alfonso González Zambrano Presentación:

Esta unidad de aprendizaje le proporcionará al estudiante la capacidad de identificar los principios básicos del funcionamiento de algunos equipos de la industria moderna, como el láser, la microscopía y la energía nuclear, logrando así relacionarlo con los conceptos y principios esenciales de la ciencia moderna. Es importante para cualquier campo de trabajo o de investigación, ya que los actuales equipos en uso se basan o están relacionados en las teorías fundamentales de la física moderna. Esta unidad de aprendizaje está dividida en 4 etapas en la primera etapa se tratará los efectos de la teoría de la relatividad, en la segunda etapa veremos la óptica, en la tercer etapa tendremos una introducción a la física cuántica (efecto fotoeléctrico, rayos X), y en la cuarta etapa se describirá la energía atómica y física nuclear. Por lo tanto, es una necesidad para cualquier grado en las ciencias de la ingeniería.


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Propósito: Esta unidad de aprendizaje contribuirá a formar en el futuro egresado una personalidad integral desarrollada a través del trabajo individual

y por equipo, con un buen desenvolvimiento en trabajos en entornos virtuales que le permitan un mejor desarrollo en el contexto del ingeniero actual.

Esta unidad de aprendizaje tiene como finalidad utilizar la concepción científica del mundo, que tiene el estudiante, para comprender los principios básicos que conforman la esencia de la física moderna, estableciendo y manteniendo la relación tanto horizontal como vertical de esta unidad de aprendizaje con las unidades de aprendizaje de las áreas de ingeniería.

Competencias del perfil de egreso: a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de aprendizaje:

Esta unidad de aprendizaje contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales: Competencias instrumentales:

Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que le permitan la toma de decisiones oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional.

Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico.

Maneja las tecnologías de la información y la comunicación como herramienta para el acceso a la información y su transformación en conocimiento, así como para el aprendizaje y trabajo colaborativo con técnicas de vanguardia que le permitan su participación constructiva en la sociedad.

Elabora propuestas académicas y profesionales inter, multi y transdisciplinarias de acuerdo a las mejores prácticas mundiales para fomentar y consolidar el trabajo colaborativo.


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Competencias personales y de interacción social

Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás, respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para contribuir a construir una sociedad sostenible.

Competencias integradoras

Resuelve conflictos personales y sociales conforme a técnicas específicas en el ámbito académico y de su profesión para la adecuada toma de decisiones.

b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de aprendizaje:

Describir los diversos fenómenos desarrollados en la física moderna y su aplicación, realizando análisis a través de simuladores y animaciones de las características, propiedades y aplicaciones de cada uno de los conceptos comprendidos en esta unidad de aprendizaje, lo que le permita intervenir en discusiones de grupo fundamentando sus ideas en los conocimientos de la física moderna.


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Representación gráfica

Competencias de la Unidad de Aprendizaje

Instrumentales

Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y campos del

conocimiento que le permitan la toma de decisiones oportunas y pertinentes en los

ámbitos personal, académico y profesional

Analizar las aracterísticas y propiedades de los conceptos de la Unidad de Aprendizaje

Describir los efectos que ocurren al moverse a velocidades cercanas a la velocidad de la luz

Determinar el uso de algunos fenómenos ópticos mediante la aplicación de los conceptos básicos

Descirbir los diversos fenómenos desarrollados en la

Física Moderna

Establecer las características, propiedades y aplicaciones de la Física Cuántica

Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar

ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico

Intervenir en discusiones de grupo

Interpretar los resultados de los problemas resueltos

Maneja las tecnologías de la información y la comunicación como herramienta para el acceso a la

información y su transformación en conocimiento, así como para el aprendizaje y trabajo colaborativo con

técnicas de vanguardia que le permitan su participación constructiva en la sociedad

Aplicar los conceptos a través de simuladores y animaciones

Aplicación de los conceptos de la física moderna tanto en simuladores como con el uso de algún

software

Elabora propuestas académicas y profesionales inter, multi y transdisciplinarias de acuerdo a

las mejores prácticas mundiales para fomentar y consolidar el trabajo colaborativo

Realizar trabajo en forma individual y colaborativamente

Realizar en equipo un proyecto del tema asignado

Personales y de Interacción

Social

Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y

a los demás, respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal

y profesional para contribuir a construir una sociedad sostenible

Integradoras Resuelve conflictos personales y sociales conforme a técnicas específicas en el ámbito

académico y de su profesión para la adecuada toma de decisiones

Obtener soluciones a problemas propuestos

fundamentando sus ideas en los conocimientos de la

Física Moderna

Resolución de problemas situaciones reales y propuestos


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Unidad temática 1: Teoría de la Relatividad. Competencias particulares: Describir los efectos que ocurren al moverse a velocidades cercanas a la velocidad de la luz mediante la aplicación de los conceptos de teoría de la relatividad, incluyendo el uso en algunos casos de simuladores, para resolver problemas propuestos interpretando los resultados obtenidos.

Elementos de Competencia

Evidencias de aprendizaje

Criterios de desempeño

Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos

Describir las consecuencias de viajar a velocidades cercanas a la velocidad de la luz en lo que respecta al espacio y el tiempo a través del análisis de determinadas situaciones para identificar la aplicación de la teoría de la relatividad es esas circunstancias.

Problemas resueltos de velocidad clásica y relativista

Ejercicios resueltos: Presentación Conceptos

físicos utilizados correctamente

Redacción Estrategia de

solución Reflexión de los

resultados propuestos

Tiempo de entrega

Se realizarán algunas actividades las cuales pueden ir desde investigar lo que es un sistema de referencia inercial, cual fue el experimento de Michelson - Morley y las conclusiones que obtuvieron, así como determinar las consecuencias de viajar a velocidades cercanas a la velocidad de la luz en lo que respecta al espacio y tiempo, lo que le permitirá al estudiante comprender estos efectos

y aplicarlos en otras actividades. Realizar algunos ejercicios a través de su análisis y en los casos en que sea posible realizar comparación a con los resultados obtenidos de alguna simulación de la velocidad para observar las diferencias en los cálculos de las velocidades ya sea por física clásica o por física relativista

El Experimento de Michelson y Morley. Ecuaciones de Transformación de Lorente. Composición de velocidades de Lorentz. Consecuencias de los postulados de la Teoría de la Relatividad

Pintarrón Libros Simuladores


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Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos

Aplicar la teoría de la relatividad mediante los conceptos de la contracción de la longitud, la dilatación del tiempo y la varianza de la masa de objetos que se muevan con velocidades cercanas a la de la luz, para la resolución de algunos problemas propuestos.

Problemas resueltos de contracción de la longitud, la dilatación del tiempo y la varianza de la masa Dinámica de grupo

Problemas resueltos: Orden y Limpieza Conceptos físicos Estrategia/Procedimientos

matemáticos

Simplificación de resultados

Conclusión

Dinámica de grupo: Organización Desarrollo Conclusiones

Resolver ejercicios propuestos relacionados con el tema interpretando los resultados. Organización, desarrollo y participación en la Dinámica de grupo que le permita desarrollar su formación integral.

La Relatividad en la longitud La Relatividad del tiempo La Relatividad de la Masa Mecánica Relativista Energía Relativista



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Unidad temática 2: Óptica Geométrica y Ondulatoria. Competencias particulares: Determinar el uso de algunos fenómenos ópticos mediante la aplicación de los conceptos básicos de la óptica para la resolución de problemas en situaciones reales propuestas.




Aplicar las leyes de la óptica a través de solución de problemas y prácticas de laboratorio virtual para reconocer sus usos en la industria.

Problemas resueltos de la óptica geométrica y ondulatoria


matemáticos


Conclusión

Se realizarán algunas actividades en las cuales se puedan aplicar las diferentes fases del método científico experimental en el desarrollo de prácticas reales y simuladas, lo que permitirá la comprensión del tema. Resolver ejercicios propuestos relacionados con el tema.

Óptica Geométrica.

La Naturaleza de la luz

Características y Propiedades de la luz.

Mediciones de la rapidez de la luz.

Óptica Ondulatoria. Introducción Interferencia.

Experimento de Young de la doble rendija.

Distribución de intensidad en el patrón de interferencia de una doble rendija.

Difracción.

Introducción a la Difracción.

Difracción de una Rendija.

La Rejilla Difracción.

Poder de Resolución. Polarización de la luz.

Estados de Polarización

Formas de obtención de luz polarizada.

Ley de Malus Aplicaciones



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Unidad temática 3: Física Cuántica Competencias particulares: Establecer las características, propiedades y aplicaciones de la Física Cuántica mediante el análisis de los conceptos básicos del Efecto Fotoeléctrico, los Rayos X y el Átomo para la resolución de problemas propuestos en situaciones diversas, apoyándose en algunos casos con software.



Criterios de desempeño Actividades de

aprendizaje Contenidos Recursos

Identificar las características y propiedades del efecto fotoeléctrico y los rayos X a través de resolución de algunos problemas teóricos para reconocer su utilización en su entorno.

Problemas resueltos de efecto fotoeléctrico y rayos x


matemáticos


Conclusión

Se realizarán algunas actividades desde investigar sobre los temas: en que se utiliza, los beneficios, desventajas que tiene el efecto fotoeléctrico y los rayos x, Resolver problemas teóricos simples de efecto fotoeléctrico y difracción de Rayos X y Efecto Compton.

Introducción de la Física Cuántica

- Radiación de un cuerpo negro y la hipótesis de Planck

El Efecto Fotoeléctrico Rayos X

- Difracción de Rayos X. - Efecto Compton

Fotones y Ondas Electromagnéticas

- Dualidad Onda Partícula de la luz

Mecánica Cuántica - Las Propiedades

ondulatorias de las partículas

- Replanteamiento del experimento de la doble rendija.

- El principio de incertidumbre



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Analizar algunas de las características de los espectros atómicos, destacando las limitaciones para determinar algunos usos en la industria.

Problemas resueltos del átomo


matemáticos


Conclusión

Se realizarán algunas actividades relacionadas con el tema que le permita la comprensión del mismo que van desde la investigación de los modelos que han existido del átomo y su composición, realizando una síntesis de la misma. Resolver problemas relacionados con el tema.

Física Atómica - Primeros modelos

atómicos - Modelo de E.

Rutherford para el átomo de hidrógeno

- Modelo de N. Bohr para el átomo de hidrógeno

- Espectros atómicos



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Unidad temática 4: El Núcleo y Reacciones Nucleares Competencias particulares: Describir las características del núcleo atómico y de los principales tipos de reacciones mediante la aplicación de los conceptos para la resolución de problemas propuestos.




Describir las principales características del núcleo atómico y las partículas subatómicas destacando el fenómeno de la radiactividad ejemplificando, para el caso de las reacciones de fisión y fusión nuclear.

Problemas resueltos del núcleo y reacciones nucleares


matemáticos


Conclusión

Se realizarán algunas actividades desde investigar sobre las características del núcleo atómico, su composición y las diferentes clasificaciones hasta la identificación de los diferentes usos de los mismos para la comprensión y ubicación de su uso. Resolver problemas simples del tema.

Estructura Nuclear - Algunas

propiedades de los núcleos

- Energía de enlace

Modelos nucleares Radiactividad

- Los procesos de decaimiento

- Radiactividad natural

Reacciones nucleares Aceleradores Aplicaciones de la Física Nuclear

- Fisión nuclear - Fusión nuclear - Reactores

nucleares - Partículas

elementales



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Evaluación integral de procesos y productos (ponderación /evaluación sumativa) Evidencia Ponderación 1. Problemas resueltos de velocidad clásica y relativista 6 % 2. Problemas resueltos de contracción de la longitud, la dilatación del tiempo y la varianza de la masa 7 % 3. Dinámica de grupo 10 % 4. Problemas resueltos de la óptica geométrica y ondulatoria 6 % 5. Problemas resueltos de efecto fotoeléctrico y rayos x 7 % 6. Problemas resueltos del átomo 7 % 7. Problemas resueltos del núcleo y reacciones nucleares 7 % 8. Examen Medio Curso 15 % 9. Examen Ordinario 15 % Producto integrador de aprendizaje: Producto integrador 20 % Al finalizar esta unidad de aprendizaje el estudiante entregará su portafolio para su evaluación, el cual contendrá un proyecto elaborado en equipo donde se desarrolle, explique y aplique el tema que les fue asignado, además de una selección del peor y mejor trabajo realizado anexando una reflexión de por qué razón lo considera así, y una selección de 2 problemas de cada unidad temática los cuales considere que fueron los que más le ayudaron en esta unidad de aprendizaje anexando la reflexión de por qué los seleccionó. Fuentes de apoyo y consulta: Libro: Física Moderna Autor: Norma Esthela Flores Moreno

Jorge Enrique Figueroa Martínez Editorial: Prentice Hall


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Libro: Física Clásica y Moderna

Autor: W. Edward Gettys Frederick J. Keller

Malcolm J. Skove Editorial: Mc. Graw Hill

Libro: Schaum´s Outlines MODERN PHYSICS

Autor: Ronald Gautreau & William Savin Ronald Gautreau & William Savin Editorial: Mc. Graw Hill

Libro: Sears & Zemansky´s University witn Modern Physics

Autor: Hugh D. Young & Roger A. Freedman, Contr. author A Lewis Ford Editorial: Pearson Education, Addison Wesley

o Tema: Teoría de la Relatividad Liga: http://astroverada.com/_/Main/T_spacetime.html

Fecha última revisión: 10 de Enero del 2012

o Tema: Mecánica cuántica

Liga: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/compton/Compton.htm Fecha última revisión: 10 de Enero del 2012

http://astroverada.com/_/Main/T_spacetime.html

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/compton/Compton.htm


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Revista: Muy Interesante Año: 2011

# de revista: 12 Mes: Diciembre

Nombre del artículo: Los avances científicos más destacados del año. Recuento de logros Autor: Sarai J. Rangel

Perfil del docente: Poseer grado académico superior al de licenciatura de una área afín a la ingeniería para impartir las asignaturas de física, así como ser competente en el manejo de las TIC’s y contextos pedagógicos que le permita fomentar ambientes de aprendizaje participativos para contribuir a la formación integral del estudiante. Ficha bibliográfica del profesor: M.E.C. Jorge Enrique Figueroa Martínez es egresado de las carreras de Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones e Ingeniero en Control y Computación por la UANL, y cuenta con las maestrías de: Maestría en Administración con especialidad en Relaciones Industriales y la Maestría en Enseñanza de las Ciencias con Especialidad en Física por la UANL. Actualmente se desempeña como Jefe de Academia de Física Moderna y de la Academia de Principios y Fundamentos de la Instrumentación en la FIME, contando con el reconocimiento de Perfil deseable por el PROMEP, es autor de varios artículos y del libro de Física Moderna publicado por la Editorial Prentice Hall, además de impartir cursos de licenciatura. Dra. Norma Esthela Flores Moreno es egresada de la carrera de Ingeniero en Administración de Sistemas por laa UANL, y cuenta con las maestrías de: Maestría en Administración con especialidad en Relaciones Industriales y la Maestría en Enseñanza de las Ciencias con Especialidad en Física por la UANL, y un Doctorado en Ciencias Pedagógicas por el Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría, en La Habana, Cuba. Actualmente se desempeña como Coordinadora de Educación a Distancia en Educación Continua en la FIME, contando con el reconocimiento de Perfil deseable por el PROMEP, es autora de varios artículos y del libro de Física Moderna publicado por la Editorial Prentice Hall, además de impartir cursos de licenciatura.


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Dr. M.C. Alfonso González Zambrano es egresado de la carrera de Ingeniero Mecánico Electricista, obtuvo la Maestría en Mecánica con especialidad en Diseño Mecánico ambos por la UANL. Actualmente se desempeña como Jefe de Compras de la FIME tiene Perfil deseable por el PROMEP, es autor de varios artículos publicados y además imparte cursos de Licenciatura.

JEFATURA DE ACADEMIA JEFATURA DE DEPARTAMENTO

COORDINACIÓN DE LA DIVISIÓN SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA DE CIENCIAS BÁSICAS

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