F�sica Universitaria II
Prontuarios
CODIFICACI�N DEL CURSO: FISI 3012
PRE-REQUISITO: FISI 3011, MATE 3062
N�MERO DE HORAS/CR�DITOS: Tres (3)
DISTRIBUCI�N DEL CURSO: Tres horas por semana durante 16 semanas
DESCRIPCI�N DEL CURSO: Segunda parte del curso introductorio de F�sica donde se utilizan destrezas de c�lculo diferencial e integral. El contenido del curso incluye: movimiento arm�nico y ondulatorio, electrost�tica, potencial el�ctrico, corriente cont�nua, componentes de circuitos el�ctricos; magnetismo, corriente alterna, ecuaciones de Maxwell, teor�a ondulatoria de la luz. y �ptica.
OBJETIVO GENERAL: El estudiante conocer� la naturaleza del razonamiento f�sico y adquirir� el conocimiento que sea �til en cualquier rama de las ciencias.
OBJETIVO ESPEC�FICO: Al finalizar el curso el estudiante podr�: (1) analizar el movimiento arm�nico simple; (2) extender sus conocimientos del movimiento arm�nico simple y analizar las ondas; (3) aplicar los conceptos b�sicos de electrost�tica para analizar los circuitos el�ctricos; (4) utilizar los conceptos b�sicos del electromagnetismo para analizar los fen�menos magn�ticos y las ondas electromagn�ticas; (5) explicar y aplicar los conceptos b�sicos de �ptica.
M�TODO DE ENSE�ANZA: Tres per�odos de conferencias y discusi�n durante la semana complementados con demostraciones, ayudas audiovisuales, simulaciones computadorizadas y los experimentos del laboratorio. La presentaci�n del contenido tem�tico se ofrecer� haciendo uso de la tecnolog�a disponible en un Smart Classroom: uso del Smartboard, presentaciones en Power Point, la tecnolog�a disponible de la plataforma de Blackboard y la interconexi�n a la Internet para complementar las presentaciones. Se le requerir� al estudiante 40 horas de trabajo individualizado y supervisado en el TLRC mediante estudiantes tutores.
TEXTO: Cummings, K. Laws, P., Redish, E. & Cooney, P.. UNDERSTANDING PHYSICS. John Wiley & Sons, NJ. 2004
T�PICOS POR SEMANA:
Semana 1: ELASTICIDAD
Fuerzas de tensi�n y compresi�n; Ley de Hooke; comportamiento el�stico, pl�stico y ruptura; m�dulos el�sticos de Young, Volum�trico y torsi�n; esfuerzos deformativos y deformaciones relativas
Semana 2: OSCILACIONES y ONDAS MECANICAS TRANSVERSALES
Movimiento peri�dico y MAS; oscilaciones senosoidales; t�rminos que describen al movimiento vibracional; posici�n, velocidad, aceleraci�n y energ�a en el MAS; sistema resorte-masa; p�ndulo gravitacional y p�ndulo f�sico; oscilaciones amortiguadas y forzadas; resonancia
Ondas, part�culas y pulsos; tipos de ondas; t�rminos que describen a las ondas; expresi�n matem�tica para una onda senosoidal; velocidad de una onda; rapidez, energ�a y potencia de una onda a lo largo de una cuerda; interferencia y el Principio de Sobreposici�n de ondas; reflexi�n de una onda en una frontera, ondas estacionarias y resonancia
Semana 3: ONDAS DE SONIDO
Ondas de sonido; rapidez del sonido; interferencia; intensidad y nivel de intensidad; resonancia; pulsaciones; Efecto Doppler; ondas supers�nicas y ondas de choque
Semana 4: IMAGENES
Reflexi�n y refracci�n; Ley B�sica de Reflexi�n y Ley de Snell; reflexi�n interna total; polarizaci�n y formas de producirla; dispersi�n: tipos de im�genes; espejos planos y espejos esf�ricos; im�genes de espejos planos y espejos esf�ricos; superficies refractoras esf�ricas; lentes finos
Semana 5: INTERFENCIA
Interferencia; la luz como una onda; difracci�n; Experimento de Young; coherencia; intensidades en interferencias de doble abertura; interferencia por placas finas; condiciones de m�ximas y m�nimas
Semana 6: DIFRACCION
Difracci�n y la teor�a ondulatoria de la luz; difracci�n por una abertura; Fresnel vs Frauenhofer; intensidad en difracci�n de una abertura; difracci�n en una abertura circular; difracci�n en dos aberturas; redes de difracci�n; condiciones para m�ximas y para m�nimas
Semana 7: CARGA ELECTRICA
Descubrimiento e importancia de la electricidad; el concepto de carga y las propiedades de �sta; electrificaci�n mediante rozamiento, conducci�n e inducci�n; materiales el�ctricos; Ley de Coulomb y sus aplicaciones; fuerzas el�ctricas vs fuerzas gravitacionales
Semana 8: CAMPOS ELECTRICOS y LEY DE GAUSS
Concepto de campo el�ctrico y su definici�n general; campo el�ctrico vs campo gravitacional; campo el�ctrico debido a una carga puntiforme, a m�ltiples cargas, a un dipolo el�ctrico y a una anilla de carga; movimiento de cargas puntiforme y de un dipolo el�ctrico en un campo el�ctrico; l�neas de campo el�ctrico
Concepto de flujo el�ctrico; flujo neto a trav�s de una superficie cerrada; Ley de Gauss y sus aplicaciones a distribuciones sim�tricas de carga incluyendo los conductores cargados aislados; Ley de Gauss vs Ley de Coulomb
Semana 9: POTENCIAL ELECTRICO
Energ�a potencial el�ctrica; potencial el�ctrico y su definici�n general; superficies equipotenciales; potencial el�ctrico debido a una carga puntiforme, a un gupo de cargas puntiforme, a un dipolo el�ctrico, a distribuciones cont�nuas de carga y a un conductor cargado aislado; c�mputo de campo el�ctrico a base del potencial el�ctrico
Semana 10: CORRIENTE Y RESISTENCIA y CIRCUITOS
Bater�as, flujo de carga y corriente el�ctrica; diagramas de circuitos y s�mbolos el�ctricos; Ley de Ohm; resistencia, resistividad y densidad de corriente en conductores; potencia en circuitos el�ctricos; semi conductores y superconductores
Corrientes y diferencias en potencial en circuitos de un lazo; circuitos en serie y circuitos en paralelo; resistencias equivalentes; Reglas de Kirchhof y los circuitos de varios lazos; bater�as, energ�a, resistencia interna y potencia
Semana 11: CAPACITANCIA
Capacitores y sus usos; definici�n general de capacitancia; c�mputos de capacitancia para diferentes capacitores; capacitores en serie y capacitores en paralelo; capacitancia equivalente; energ�a almacenada en un campo el�ctrico; capacitores con di�lectricos y la constante diel�ctrica; circuitos RC
Semana 12: CAMPOS MAGNETICOS y CAMPOS MAGNETICOS DEBIDO A CORRIENTES
Origen de los campos magn�ticos; definici�n general del campo magn�tico; relaci�n entre la fuerza magn�tica y el campo magn�tico; movimiento de cargas el�ctricas dentro de campos magn�ticos; campos el�ctrico y magn�tico cruzados; descubrimiento del electr�n; el Efecto Hall; el espectr�metro de masas; fuerza magn�tica sobre un alambre que carga una corriente; fuerza neta y torque neto sobre un lazo de corriente; el momento dipolar magn�tico; el ciclotr�n
Efectos magn�ticos de las corrientes; definici�n del campo magn�tico debido a una corriente el�ctrica; fuerza entre corrientes paralelas; Ley de Ampere; solenoides y toroides; dipolos magn�ticos
Semana 13: INDUCCION Y LAS ECUACIONES DE MAXWELL
Fen�meno de inducci�n; inducci�n mediante el movimiento en un campo magn�tico y mediante un campo magn�tico cambiante; Ley de Faraday; Ley de Lenz; transferencias de energ�a mediante inducci�n; campos el�ctricos y campos magn�ticos inducidos; corriente de desplazamiento; Ley de Gauss para campos magn�ticos; Ecuaciones de Maxwell en un vac�o
Semana 14: INDUCTORES Y MATERIALES MAGNETICOS
Propiedades y tipos de inductores; inductancia propia e inductancia mutua; circuitos RL con inductores ideales; inductores, transformadores y potencia el�ctrica; materiales magn�ticos y sus caracter�sticas; ferromagnetismo; magnetismo terrestre Semana 15: OSCILACIONES ELECTROMAGNETICAS Y CIRCUITOS AC
Corriente alterna y sus ventajas; energ�a almacenada y densidad de energ�a en un campo magn�tico; oscilaciones LC; oscilaciones amortiguadas en un circuito RLC; oscilaciones forzadas y resonancia; oscilaciones con fasores en circuitos RC, RL y RLC; el circuito RLC en serie; potencia en circuitos AC Semana 16: ONDAS ELECTROMAGNETICAS
Predicci�n del electromagnetismo; generaci�n de ondas electromagn�ticas; propiedades de las ondas electromagn�ticas; transportaci�n de energ�a mediante ondas electromagn�ticas; presi�n de radiaci�n; polarizaci�n EVALUACION:
4 ex�menes teoricos que aportan un 30% de la nota final
4 ex�menes practicos que aportan un 40% de la nota final
1 examen final que aporta 15% a la nota final
nota del TLRC que aporta un 5% a la nota final
asignaciones y Wiley Plus que aportan un 5% a la nota final
nota de pel�culas que aporta un 5% de la nota final
SISTEMA DE CLASIFICACI�N: 100-89 A; 88-77 B; 76-65 C; 64-50 D; 49-0 F
REFERENCIAS:
Beiser, A. APPLIED PHYSICS. 3a.ed. Nueva York: McGraw Hill. 1995
Benson, H. UNIVERSITY PHYSICS. ed.rev. New York: John Wiley & Sons, Inc. 1996
Reese, R. Lane. UNIVERSITY PHYSICS. New York: Brooks/Cole Publishing Company. 2000
Serway, R. PRINCIPLES OF PHYSICS. 2a.ed. New York:Saunders College Publishing. 1998
Sternheim M.M. Kane, J.W. GENERAL PHYSICS. 2a.ed. New York: John Wiley & Sons.1991
PEL�CULAS RECOMENDADAS:
1. PHYSICS: Introductory Concepts in Physics: Wave Motion
The Nature of Waves; Standing Waves
2.SCIENCE BAG, THE
Clarinet, the Washtub, and the Musical Nails: How Musical Instruments Work
3. Basic electricity.
4. Current and Electromotive Force.
5. The Electron Theory.
6. Elements of Electricity.
7. PHYSICS: Electricity
Conductors and Insulators; Charging by Induction; Charging and Discharging; Current Electricity; Potencial Difference; Resistance
8. PHYSICS IN ACTION
Electrostatics 1; Electrostatics 2; Commercial Generation and Transmission of Current
9. PHYSICS: Introductory Concepts in Physics: Magnetism
Magnetic Fields
10. PHYSICS: Introductory Concepts in Physics: Electricity
Creating Magnetic Force; Patterns of Electromagnetic Fields; The Generation of Current; Electromagnetic Induction; Voltage; Resistance; Direct and Alternating Current
11. PHYSICS: Electromagnetism
Earth's Magnetic Field; Magnetism and Electron Flow; Domain Theory; The Motor Principle; Electromagnetic Induction; Life in the Field
12. Introductory Concepts in Physics: Light
Properties of light; Reflection of light; Refraction of light; Mirror and Image; Convex and Concave Lenses; Color; Polarized Light; Diffraction of Light; Double Aperture Interference
13. SCIENCE BAG, THE
The Rainbows,Visible and Invisible; Whiter than White, Blacker than Black, and Greener than Green: The Perception of Color.
RECURSOS DE INTERNET:
http://library.thinkquest.org/10796
http://physics.about.com/cs/acoustics/index.htm
http://physics.about.com/cs/electromagnetism/index.htm
http ://physics.about.com/cs/optics/index.htm
NOTA:
TODO ESTUDIANTE CON NECESIDADES ESPECIALES Y QUE RECIBE SERVICIOS DE REHABILITACI�N VOCACIONAL DEBE PASAR POR LA OFICINA DEL PROFESOR DURANTE LA PRIMERA SEMANA DE CLASES PARA HACER LOS ARREGLOS PERTINENTES DE ACOMODO RAZONABLE.