FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA INGENIERIA II
GRADO EN INGENIERÍA CIVIL
Curso 2022/2023
1. Datos de la asignatura
(Fecha última modificación: 07-05-22 19:32)- Código
- 106205
- Plan
- ECTS
- 6.00
- Carácter
- BÁSICA
- Curso
- 1
- Periodicidad
- Segundo Semestre
- Área
- ELECTROMAGNETISMO
- Departamento
- Física Aplicada
- Plataforma Virtual
Datos del profesorado
- Profesor/Profesora
- José Manuel Carcelén Moral
- Grupo/s
- 1
- Centro
- E. Politécnica Superior de Ávila
- Departamento
- Física Aplicada
- Área
- Electromagnetismo
- Despacho
- 116
- Horario de tutorías
- Se fijarán al comienzo del cuatrimestre
- URL Web
- -
- jcarcelen@usal.es
- Teléfono
- 920353500
2. Sentido de la materia en el plan de estudios
Bloque formativo al que pertenece la materia.
Módulo 1 : Formación básica.
Papel de la asignatura.
Para el desarrollo de esta asignatura se requieren conocimientos y capacidades adquiridos en las asignaturas Fundamentos Matemáticos de la Ingeniería I y II: álgebra lineal básica, operaciones con vectores, trigonometría en el plano, derivadas e integrales en una variable. También se apoya en conceptos físicos que han sido abordados en la asignatura Fundamentos Físicos de la Ingeniería I: campo vectorial, energía y trabajo, movimiento armónico simple, etc
Por otro lado, esta asignatura proporciona conocimientos y capacidades de carácter básico que resultarán útiles para asignaturas del plan de estudios, como Química de los Materiales, Tecnología Eléctrica, etc.
Perfil profesional.
Se trata de una asignatura de carácter básico y, por tanto, las capacidades y conocimientos que en ella se adquieren son necesarios para cualquier perfil profesional del futuro graduado
3. Recomendaciones previas
Asignatura del primer curso del grado, se exigen los conocimientos mínimos de física y matemáticas para ingresar en el grado
4. Objetivo de la asignatura
- Conocimiento y comprensión de las leyes básicas de los campos gravitatorio, eléctrico y magnético, así como de las ondas en general y de la radiación electromagnética en particular, con algunas de sus aplicaciones, tales como motores, generadores, transformadores, sensores, instrumentos ópticos de campo, el láser, etc.
- Capacidad para interpretar fenómenos físicos a partir de dichas leyes.
- Conocimiento y comprensión de aplicaciones tecnológicas basadas en dichas leyes.
- Capacidad para aplicar los conocimientos teóricos a la resolución de problemas.
- Adquisición de algunas técnicas y hábitos propios del trabajo de laboratorio: toma de medidas, tratamiento estadístico de datos, depuración de errores experimentales e interpretación de resultados.
5. Contenidos
Teoría.
CAMPO ELÉCTRICO:
Carga eléctrica. Ley de Coulomb. Campo eléctrico. Ejemplos de cálculo del campo eléctrico. Campo eléctrico de una distribución continua de carga. Dipolo eléctrico. Línea uniformemente cargada. Anillo uniforme de carga. Disco uniformemente cargado. Potencial eléctrico. Potencial debido a distribuciones de carga. Diferencia de potencial en un campo eléctrico uniforme. Cálculo de E a partir del potencial eléctrico. Teorema de Gauss para E. Energía potencial eléctrica. Aplicación de la ley de Gauss a aisladores cargados. Campo debido a una distribución de carga con simetría esférica. Campo creado por un cascarón esférico. Distribución de carga con simetría cilíndrica. Campo creado por una lámina plana de carga no conductora. Conductores en equilibrio electrostático. Potencial de un conductor cargado. Cavidad dentro de un conductor. Movimiento de una carga en un campo eléctrico uniforme.
DIELÉCTRICOS Y CONDENSADORES:
Polarización de un dieléctrico. Constante dieléctrica. Inducción eléctrica. Teorema de los elementos correspondientes. Capacidad de un conductor aislado. Condensadores. Cálculo de capacidades. Condensador plano. Condensador esférico. Condensador cilíndrico. Energía de un condensador cargado. Asociación de condensadores. Asociación en paralelo. Asociación en serie. Asociación mixta.
ELECTROCINÉTICA.
Corriente y movimiento de cargas. Ley de Ohm y resistencia. Conservación de la carga. Energía en los circuitos eléctricos. Generador eléctrico. Reglas de Kirchhoff. Conexión de resistencias. Conexión en serie. Conexión en paralelo. Conexiones en estrella y triángulo. Circuito RC. Puente de Wheatstone. Teorema de superposición. Resistencia de entrada. Teorema de Thévenin. Teorema de Norton.
CAMPO MAGNÉTICO.
Ley de Biot y Savart. Campo magnético de inducción. Campo creado por una carga en movimiento. Circulación del campo magnético. Ley de Ampere. Flujo del campo magnético. Ley de Gauss. Campo magnético creado por una espira. Espira circular. Espira cuadrada. Campo magnético creado por un solenoide. Momento de una espira. Movimiento de una carga en un campo magnético. Efecto Hall.
PROPIEDADES MAGNÉTICAS DE MATERIA.
Polos y dipolos magnéticos. Sustancias diamagnéticas. Sustancias paramagnéticas. Intensidad magnética H. Susceptibilidad y permeabilidad magnética. Ferromagnetismo. Circuitos magnéticos.
INDUCCIÓN MAGNÉTICA.
Ley de Faraday. Ley de Lenz. Inductancia. Circuitos LR. Energía magnética. Densidad de energía y el campo magnético. Descarga oscilante de un condensador. Campos magnéticos inducidos.
CORRIENTE ALTERNA.
Generador de corriente alterna. Corriente alterna en una resistencia. Corriente alterna en un condensador. Corriente alterna en una bobina. Circuito L R C con generador. Potencia instantánea y media en circuitos de corriente alterna. Potencia en forma compleja. Conexión de impedancias. Conexión en serie. Conexión en paralelo.
ELECTROMAGNETISMO.
Ecuaciones de Maxwell. Ondas electromagnéticas. Espectro electromagnético. Energía y momento lineal. La velocidad de la luz. Efecto Doppler.
AMPLIACIÓN DE CONTENIDOS.
I: Campo gravitatorio. Movimientos de partículas bajo fuerzas centrales. Ley de Newton de la gravitación. Aceleración y fuerza gravitacional. Energía potencial. Velocidad de escape. Movimiento de satélites. Leyes de Kepler. Rotación terrestre. Ec. de la trayectoria bajo la acción de una fuerza central. Aceleración de Coriolis.
II: Ondas mecánicas. Fenómenos ondulatorios. Ondas armónicas. Ondas estacionarias. Pulsos.
6. Competencias a adquirir
Específicas.
CE.4 Comprensión y dominio de los conceptos básicos sobre las leyes generales de la mecánica, termodinámica, campos, ondas y electromagnetismo y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.
Transversales.
CT1 - Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio.
CT2 - Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.
CT3 - Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes dentro del ámbito de la Ingeniería Civil para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.
CT4 - Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado.
CT5 - Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía.
7. Metodologías
• Clase de teoría: El profesor expondrá e ilustrará con referencias concretas los conceptos, principios, desarrollos lógicos, resultados y métodos de aplicación de los modelos teóricos cuya asimilación confiere las competencias transversales y específicas de la asignatura. Asimismo estimulará la intervención del estudiante en la exposición mediante invitaciones abiertas a reflexionar públicamente sobre contenidos locales de las explicaciones.
• Clases de problemas: El profesor expondrá y debatirá con los estudiantes la resolución de problemas de aplicación de la teoría que requieran el ejercicio de las competencias a adquirir en la asignatura. El rigor lógico en la resolución de los problemas y su rigurosa continuidad con las explicaciones teóricas serán cuidados con conocidos de antemano por el estudiante, e incluso podrá serlo la resolución cuando se trate de problemas extraídos de la bibliografía recomendada.
• Prácticas de laboratorio/aula informática: Las prácticas de laboratorio/aula de informática serán realizadas por los estudiantes en pareja con ayuda del profesor, tras una sucinta explicación de su fundamento, finalidad y metodología por parte de éste. Cada pareja de estudiantes dispondrá de un protocolo de la práctica que deberá cumplimentar y entregar al profesor, dejando constancia de la secuencia de los resultados obtenidos mediante medidas y cálculos hasta llegar al resultado final.
• Trabajo autónomo: El estudiante deberá examinar en profundidad los problemas resueltos en clase para ubicarlos en su contexto teórico adecuado, y para constatar reflexivamente el pleno soporte lógico y metodológico que el modelo teórico aporta a la resolución. Con este bagaje deberá abordar por sí solo la resolución de los problemas propuestos por el profesor como continuación de los resueltos en clase..
• Cuestionarios: Se repartirán tres cuestionarios a lo largo del cuatrimestre a entregar en el plazo de una semana de forma individual aunque podrán ser resueltos y discutidos en grupo por los alumnos. Estos cuestionarios podrán ser propuestos y resueltos a través de la plataforma Moodle.
• Tutorías: serán individuales o en pequeños grupos (2-3 alumnos).
Se utilizará de forma frecuente la página web de la asignatura en el portal Studium con diversos fines: poner a disposición de los alumnos los ficheros con las presentaciones de las clases teóricas y los listados de problemas, realizar anuncios, establecer foros de discusión, tutorías no presenciales, establecer cuestionarios de evaluación, etc.
8. Previsión de Técnicas (Estrategias) Docentes
9. Recursos
Libros de consulta para el alumno.
Física para la ciencia y la tecnología (2 vol.). Tipler y Mosca. Reverté, 2004. ISBN: 8429144110, 8429144129.
Física para ciencias e ingeniería (2 vol.). Serway y Jewett. Thomson, 2005. ISBN: 9706864237, 9706864253.
Física Universitaria (2 vol.). Sears, Zemansky, Young y Freedman. Pearson Addison Wesley, 2004. ISBN: 9789702605119, 9789702605126.
Otras referencias bibliográficas, electrónicas o cualquier otro tipo de recurso.
https://moodle2.usal.es/course/view.php?id=1718
10. Evaluación
Consideraciones generales.
La evaluación pretende medir el grado de adquisición de las competencias propias de la asignatura, las cuales aparecen reflejadas en el apartado 6
Criterios de evaluación.
- Primer parcial (35 %).
- Segundo parcial (35 %).
- Resolución de problemas y cuestionarios (15 %).
- Prácticas de laboratorio (15 %).
Para superar la asignatura se requiere:
- Mínimo de 3 (sobre 10) en cada uno de los 2 exámenes parciales.
- Mínimo de 5 (sobre 10) en la calificación global.
- Realización de las prácticas
Instrumentos de evaluación.
Resolución de problemas y cuestionarios: se valorará la correcta resolución de los mismos y el grado de comprensión de los conceptos teóricos utilizados en dicha resolución. Este último aspecto se valorará mediante tutorías personalizadas.
Prácticas de laboratorio: se valorará la actitud del alumno en el laboratorio y la corrección y rigor de los informes elaborados.
Exámenes parciales: Constarán de varias cuestiones teóricas de tipo conceptual (no de memorización), ejercicios numéricos y problemas con un nivel de dificultad similar al de los realizados en clase. Se valorará la corrección y rigor en las respuestas
Recomendaciones para la evaluación.
El estudio y la resolución de problemas y cuestionarios debe estar basado en la comprensión a un nivel profundo de las leyes y conceptos físicos, no en la memorización y la automatización de las técnicas de resolución de problemas.
Los desarrollos matemáticos deben ser rigurosos y todos los resultados de magnitudes físicas deben ir acompañados de las correspondientes unidades.
Los razonamientos empleados deben ser precisos, no ambiguos y basados en las leyes físicas estudiadas
Recomendaciones para la recuperación.
La recuperación se basará en un examen escrito de similares características a los exámenes parciales salvo por el hecho de que cubrirá la totalidad de los contenidos y tendrá una duración superior. Tendrá un peso del 70 % en la calificación final.
Se mantendrán las calificaciones parciales en los apartados de resolución de problemas y prácticas de laboratorio, ambas con un peso relativo del 15% en la calificación final.