UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE … · través de simuladores y animaciones...

UANL - FIME Física IV

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IT-8-ACM-02-R03

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VIGENTE A PARTIR DEL: 01 de Agosto del 2016

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: 42 hrs. Horas de trabajo extra-aula: 38 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 laboratorio Fecha de elaboración: 30/11/2009 Fecha de la última actualización: 03/08/2016 Responsables del diseño: M.E.C. Jorge Enrique Figueroa Martínez Dra. Norma Esthela Flores Moreno Dr. Gustavo Rodríguez Morales Dr. Aldo Raudel Martínez Moreno 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


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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.

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

Análisis de las características 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

Describir los diversos fenómenos desarrollados

en la Física Moderena

Establecer las caractrísticas, 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 en 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

Problemas

resueltos de

velocidad clásica

y relativista:

Presentación

Conceptos

físicos utilizados

correctamente

Redacción

Estrategia de

solución

Reflexión de los

resultados

propuestos

Tiempo de

entrega

Se recomienda realizar 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 y

entregar los problemas resueltos.

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

Describir 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 de

contracción de la

longitud, la dilatación del

tiempo y la varianza de la

masa:

Orden y Limpieza

Conceptos físicos

Estrategia/Procedimientos matemáticos

Simplificación resultados

Conclusión

Dinámica de grupo:

Organización

Desarrollo

Conclusiones

Resolver ejercicios propuestos

relacionados con la contracción

de la longitud, la dilatación del

tiempo y la masa 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

Pintarrón

Libros

Simuladores


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Unidad temática 2: Óptica Geométrica y Ondulatoria. Competencias particulares: Describir 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.



Criterios de desempeño

Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos

Identificar el uso

de la óptica en la

industria

aplicando las

leyes de la

óptica para la

solución de

problemas en

prácticas de

laboratorio

virtual.

Problemas resueltos de la óptica geométrica y ondulatoria

Problemas resueltos de la óptica geométrica y ondulatoria: Conceptos físicos

Estrategia/Procedim

ientos matemáticos

Simplificación de

resultados

Conclusión

Orden y Limpieza

Se recomienda realizar 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 la óptica.

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

Pintarrón

Libros

Simuladores


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Unidad temática 3: Física Cuántica. Competencias particulares: Identificar 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.




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

Problemas resueltos de

efecto fotoeléctrico y

rayos x: Conceptos físicos

Estrategia/Procedimientos

matemáticos

Simplificación de resultados

Orden y Limpieza

Conclusión

Se recomienda realizar

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

Pintarrón

Libros

Simuladores


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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

Problemas resueltos del

átomo:

Orden y Limpieza

Conceptos físicos

Estrategia/Procedimie

ntos matemáticos

Simplificación de

resultados

Conclusión

Se recomienda realizar 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 del cálculo de

las energías, frecuencias y

longitudes que tiene y se le aplican

al átomo, incluyendo el análisis de

algunos espectros.

- 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

Pintarrón

Libros

Simuladores


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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

Problemas resueltos del

núcleo y reacciones

nucleares:

Orden y Limpieza

Conceptos físicos

Estrategia/Procedimien

tos matemáticos

Simplificación de

resultados

Conclusión

Se recomienda realizar

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

de la Energía de Amarre y de

la Energía Liberada.

- 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

Pintarrón

Libros

Simuladores


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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

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

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



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




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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. Dr. Gustavo Rodríguez Morales, Licenciado en Física egresado de la Universidad Autónoma de Nuevo León, Doctorado en Óptica del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica. Profesor de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León desde 2007 a la fecha. Dr. Aldo Raudel Martínez Moreno, Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, Maestría en Administración con especialidad en Relaciones Industriales y Recursos Humanos, Doctorado en Pedagogía en la Universidad José Martí, Maestro de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica desde el 2005 a la fecha.


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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 M.E.C. JORGE ENRIQUE FIGUEROA MARTÍNEZ M.C. AMELIA GONZÁLEZ CANTÚ

JEFATURA DE ACADEMIA JEFATURA DE DEPARTAMENTO DRA. NORMA ESTHELA FLORES MORENO DR. ARNULFO TREVIÑO CUBERO COORDINACIÓN GENERAL ACADÉMICA SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA

DE CIENCIAS BÁSICAS

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