MECANICA I

MECANICA I

GRADO EN FISICA

1. Datos de la asignatura

(Fecha última modificación: 21-07-17 21:38)
Código
100810
Plan
ECTS
6.00
Carácter
OBLIGATORIA
Curso
2
Periodicidad
Primer Semestre
Área
FÍSICA TEÓRICA
Departamento
Física Fundamental
Plataforma Virtual

Campus Virtual de la Universidad de Salamanca

Datos del profesorado

Profesor
Enrique Díez Fernández
Grupo/s
1
Departamento
Física Fundamental
Área
Física Teórica
Centro
Fac. Ciencias
Despacho
Ed. Trilingüe , 27 (T3338) (2ª planta, edificio Trilingüe)
Horario de tutorías

L,M,X, 13 a 14 h.

URL Web
-
E-mail
enrisa@usal.es
Teléfono
923 29 4500 Ext: 4766; 670581543

2. Sentido de la materia en el plan de estudios

Bloque formativo al que pertenece la materia.

Módulo de Mecánica

Papel de la asignatura.

Esta es una asignatura obligatoria del primer semestre del segundo curso del grado de Física en la que el estudiante desarrollará los conocimientos básicos de mecánica que ha obtenido en la   asignatura  Física  I , de  primer curso. Esta asignatura, junto con las de “Mecánica II” y el “Laboratorio de Mecánica y Ondas” también obligatorias de segundo curso, permitirán al estudiante dotarse de una formación firme en los aspectos fundamentales de Mecánica.

Perfil profesional.

  • Docencia Universitaria o Investigación
  • Empresas de Informática y telecomunicaciones
  • Industria
  • Docencia no universitaria
  • Administración  pública
  • Empresas de Banca, Finanzas y Seguros
  • Consultorías

3. Recomendaciones previas

  • Física I;
  • Álgebra Lineal y Geometría I y II;
  • Análisis  Matemático  I  y  II

4. Objetivo de la asignatura

  • Conocer y saber aplicar en problemas físicos concretos las leyes de Newton tanto para una partícula como para un sistema de partículas.
  • Razonar consecuencias observables en la dinámica a partir de las leyes de conservación.
  • Saber plantear los problemas en el sistema de coordenadas apropiado.
  • Ser capaz de resolver problemas que involucran colisiones de dos cuerpos.
  • Ser capaz de resolver problemas de movimiento en campos de fuerzas centrales y saber analizar los distintos tipos de órbitas de una partícula en un campo newtoniano.
  • Conocer y saber aplicar el concepto de sección eficaz.

Conocer los principios variacionales de la mecánica y entender los formalismos lagrangianos, así como saber plantear y resolver problemas dinámicos con este método.

Generales:

•Comprender los principales conceptos de la Física y su articulación en leyes, teoría y modelos, valorando el papel que desempeñan en el desarrollo de la sociedad.

•Ser capaz de resolver problemas físicos obteniendo una descripción no solo cualitativa sino cuantitativa y con el grado de precisión que sea requerido d fenómeno físico en cuestión.

•Desarrollar en los alumnos las habilidades de pensamiento prácticas y manipulativas propias de método científico de modo que les capaciten para llevar a cabo un trabajo investigador.

•Aprender de manera autónoma nuevos conocimientos y técnicas.

•Valorar las aportaciones de la Física a la tecnología y la sociedad.

Específicos:

•Aplicación de los conocimientos a la práctica

•Visualización e interpretación de soluciones

•Expresión rigurosa y clara

•Razonamiento lógico e identificación de errores en los procedimientos

Instrumentales:

  • Razonamiento crítico
  • Capacidad de aplicar conocimientos a la práctica
  • Habilidad para trabajar autónomamente
  • Destreza para usar las TICs (Tecnologías de la Información y Comunicación) para encontrar información
  • Conocer el formalismo Hamiltoniano de la dinámica y saber resolver problemas dinámicos con este método
  • Conocer la relación entre simetrías y leyes de conservación, tanto en formalismo Lagrangiano como Hamiltoniano. Ser capaz de encontrar las cantidades conservadas correspondientes en problemas concretos

5. Contenidos

Teoría.

TEMA

SUBTEMA

Tema 1: La Mecánica Newtoniana

  • Introducción
  • Leyes de Newton
  • Sistemas de Referencia. Cinemática de una partícula.
  • Ecuación de movimiento de una partícula.
  • Teoremas de conservación.
  • Sistemas de partículas.
  • Ley de la gravitación. Potencial gravitatorio.
  • Potencial gravitatorio de una esfera hueca.
  • Limitaciones de la mecánica de Newton.

Tema 2: Mecánica Lagrangiana

  • Introducción al cálculo de variaciones. Ecuación de Euler. 
  • Multiplicadores de Lagrange.
  • Coordenadas Generalizadas.
  • Principio de Hamilton.
  • Ecuaciones de Lagrange.
  • Ligaduras holónomas y no holónomas.
  • Energía cinética de un sistema de N partículas en coordenadas generalizadas.
  • Teorema del Virial
  • Principios de conservación en sistemas de referencia inerciales.
  • Dinámica de Hamilton.
  • Formalismo Hamiltoniano. Ecuaciones canónicas.

Tema 3: Fuerzas centrales.

  • Problema de dos cuerpos.
  • Conservación del momento lineal y angular.
  • Lagrangiano de dos cuerpos en coordenadas polares.
  • Ley de las áreas.  Conservación de la energía.
  • Potencial efectivo. Trayectoria y órbita.
  • Problema de Kepler. Ecuación de Kepler.
  • Pequeñas oscilaciones.  Precesión de las órbitas.

Tema 4: Choques

  • Choques elásticos.
  • Sistema Centro de Masas (CM) y Laboratorio.
  • Diagramas de Landau.
  • Choques en el sistema CM y Laboratorio.
  • Interpretación geométrica. Ángulo máximo.
  • Transferencia de energía.
  • Choques bajo fuerzas centrales.
  • Dispersión por un potencial central en el CM.
  • Sección eficaz de dispersión.
  • Sección eficaz diferencial. Dispersión de Rutherford.
  • Aproximación de ángulos pequeños.
  • Problema del Voyager.

Tema 5:Mecánica Hamiltoniana

  • Transformaciones canónicas.
  • Espacio de fases. Invariantes integrales de Poincaré.
  • Corchetes de Lagrange. Corchetes de Poisson.
  • Ecuaciones de movimiento en función de los corchetes de Poisson. Ecuación de Hamilton-Jacobi.

6. Competencias a adquirir

Básicas / Generales.

CB-2: Saber aplicar los conocimientos físicos a su trabajo o vocación de una forma profesional y poseer las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro del área de la Física.

CB-3: Tener la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes, dentro del área de la Física, para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.

CB-5: Haber desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores en Física con un alto grado de autonomía´.

CG-1: Desarrollar las capacidades de análisis y de síntesis con el objeto de poder abstraer las propiedades estructurales de la realidad física distinguiéndolas de aquellas puramente ocasionales y poder inferirlas, comprobarlas o refutarlas con experimentos u observaciones físicas.

CG-2: Incrementar la capacidad de organización y planificación con el objeto de resolver con éxito el problema analizado.

CG-3: Desarrollar la capacidad de razonamiento crítico para poder identificar analogías entre fenómenos físicos diferentes y ser capaz de construir modelos físicos, así como poder detectar errores en razonamientos, aproximaciones o cálculos incorrectos.

CG-4: Ser capaz de plantear y resolver problemas físicos obteniendo una descripción no sólo cualitativa sino también cuantitativa y con el grado de precisión que sea requerido del fenómeno físico en cuestión.

Específicas.

CE-1: Tener una buena comprensión de las teorías físicas más importantes, localizando en su estructura lógica y matemática, su soporte experimental y el fenómeno físico que puede ser descrito a través de ellos.

CE-2: Haberse familiarizado con las áreas más importantes de la Física, no sólo a través de su importancia intrínseca, sino por la relevancia esperada en un futuro para la Física y sus aplicaciones, familiaridad con los enfoques que abarcan muchas áreas en Física.

CE-3: Saber formular las relaciones funcionales y cuantitativas de la Física en lenguaje matemático y aplicar dichos conocimientos a la resolución explícita de problemas.

CE-4: Ser capaz de evaluar claramente los órdenes de magnitud, de desarrollar una clara percepción de las situaciones que son físicamente diferentes, pero que muestran analogías, permitiendo por lo tanto el uso de soluciones conocidas a nuevos problemas.

CE-7: Ser capaz de identificar lo esencial de un proceso / situación y establecer un modelo del mismo; el graduado debería ser capaz de realizar las aproximaciones requeridas con el objeto de reducir el problema hasta un nivel manejable; pensamiento crítico para construir modelos físicos.

7. Metodologías

La metodología a seguir consistirá en una parte de clases magistrales expositivas donde se explicarán los conceptos básicos necesarios para conseguir los objetivos, de acuerdo al programa adjunto, junto con una serie de clases prácticas de resolución de problemas de modo presencial.

Además en la parte no presencial de la asignatura se podrán proponer al alumno la resolución de problemas supervisados

por el profesor periódicamente que permitirán al alumno reforzar contenidos y orientarle en la consecución de las competencias previstas.

En lo que se refiere a los medios formativos se llevarán a cabo por medio de clases de pizarra tradicionales con apoyo de bibliografía especializada de consulta que se propondrá al alumno junto con las plataformas Moodle para acceso a material docente digital y recursos on-line que el profesor estime en cada tema.

8. Previsión de Técnicas (Estrategias) Docentes

9. Recursos

Libros de consulta para el alumno.

J. B. Marion, Dinámica Clásica de Partículas y Sistemas, Reverté, 1986.(signatura biblioteca ciencias AZ/PO/531.9 MAR)

Otras referencias bibliográficas, electrónicas o cualquier otro tipo de recurso.

Herbert. Goldstein, Mecánica Clásica,  Reverté, 1977 (signatura biblioteca ciencias AZ/P1/531 GOL mec  )

L.D. Landau y E.M. Lifshitz, Course of theoretical physics. Vol. 1, Mechanics . Oxford Pergamon Press, 1960. (signatura biblioteca ciencias AZ/P1/530 LAN cou )

Libros de problemas resueltos: 

G. L. Kotkin y V.G. Serbo, Problemas de Mecánica Clásica. Editorial MIR. 2ª edición 1988. ISBN 5-03-000617-6 (signatura biblioteca ciencias AZ/P1/531 KOT pro)

M. R.  Spiegel, Teoría y problemas de Mecánica Teórica , Serie Schaum, McGraw Hill 1976 (signatura biblioteca ciencias AZ/P0/531 SPI teo)

10. Evaluación

Consideraciones generales.

De modo general para la evaluación del grado de consecución de los objetivos propuestos en la asignatura y grado de desarrollo de capacidades se considerarán las pruebas escritas presenciales y los problemas propuestos para ser entregados a calificar. Asimismo se tendrán en cuenta la participación activa en las clases presenciales y en el entorno on-line de la plataforma Moodle.

Criterios de evaluación.

La evaluación valorará la adquisición de las competencias de carácter teórico y práctico que se comprobará tanto por actividades de evaluación continua como por una prueba escrita final. Los criterios serán:

  • Examen final presencial (70 %). Se requerirá una calificación mínima en este apartado para superar la asignatura de un 40% de la nota máxima
  • Evaluación continua (30%)

Instrumentos de evaluación.

La evaluación se llevará a cabo por medio de los siguientes instrumentos, donde se explicita el porcentaje de peso de cada uno sobre la calificación final:

- Examen final presencial (70 %). Se requerirá una calificación mínima en este apartado para superar la asignatura de un 40% de la nota máxima de la prueba.

-  Evaluación continua (30%) por medio de:

-control parcial

-problemas avanzados presentados.

Recomendaciones para la evaluación.

Durante el curso se recomienda a los alumnos asistir a las clases presenciales de teoría y prácticas. Realizar un trabajo continuado a lo largo del curso para detectar con tiempo para su resolución de los errores y dudas. Además las tutorías y seminarios colectivos serán de gran utilidad para resolver aquellas cuestiones o aclarar conceptos.

Recomendaciones para la recuperación.

Se realizará una prueba escrita de recuperación.

11. Organización docente semanal