MECANICA I
Doble Titulación de Grado en Física y en Matemáticas
Curso 2022/2023
1. Datos de la asignatura
(Fecha última modificación: 01-06-22 9:30)- Código
- 100810
- Plan
- ECTS
- 6
- Carácter
- Curso
- 3
- Periodicidad
- Primer Semestre
- Área
- FÍSICA TEÓRICA
- Departamento
- Física Fundamental
- Plataforma Virtual
Datos del profesorado
- Coordinador/Coordinadora
- Marc Mars Lloret
- Grupo/s
- 1
- Centro
- Fac. Ciencias
- Departamento
- Física Fundamental
- Área
- Física Teórica
- Despacho
- T3332 - 2ª planta, edificio Trilingüe- Despacho N.º 21
- Horario de tutorías
- A acordar vía correo electrónico
- URL Web
- http://campus .usal.es/~dptoff
- marc@usal.es
- Teléfono
- 670 581 531 Ext 4765
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 a 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 y no universitaria. Investigación. Empresas de Informática y telecomunicaciones. Industria. Administración pública. Consultorías y similares.
3. Recomendaciones previas
- Física I;
- Álgebra Lineal y Geometría I y II;
- Análisis Matemático I y II
- Laboratorio de Física
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 el formalismo Lagrangianos, así como saber plantear y resolver problemas dinámicos con este método.
- 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
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 el fenómeno físico en cuestión.
- Desarrollar las habilidades de pensamiento práctico y manipulativo propias de método científico de modo que permita 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
5. Contenidos
Teoría.
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TEMA |
Epígrafe |
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Tema 1: La Mecánica Newtoniana |
Sistemas de referencia. Cinemática de una partícula. Curvas en el espacio. Triedro intrínseco Leyes de Newton Sistemas de partículas. Centro de Masas Teoremas de Conservación Teorema del virial Ley de la gravitación. Potencial gravitatorio. Potencial gravitatorio de una esfera hueca. Limitaciones de la mecánica de Newton
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Tema 2: El problema de dos cuerpos. Colisiones |
Sistemas de dos partículas: momento lineal, angular y energía. Movimiento relativo. Masa reducida. Ecuaciones del movimiento reducidas. Ejemplo: el sistema Tierra-Luna. Sistema de referencia del Laboratorio y CM. Colisiones elásticas e inelásticas. Diagramas de Landau. Transferencia de energía.
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Tema 3: Fuerzas centrales |
Fuerzas centrales. Conservación del momento angular, segunda ley de Kepler. Potencial efectivo y reducción a un problema unidimensional. Oscilador armónico tridimensional. Potencial de Coulomb. Clasificación de las órbitas. Leyes de Kepler. Ecuación de Kepler . Órbitas hiperbólicas. Sección eficaz. Dispersión de Rutherford.
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Tema 4. Principios variacionales y Mecánica Lagrangiana
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Introducción al cálculo variacional. Ejemplos. Fuerzas y Ligaduras. Grados de libertad y coordenadas generalizadas. Principio de trabajos virtuales. Ecuaciones de Lagrange. Principio de mínima acción. Coordenadas ciclicas y simetrıías: Teorema de Noether. Multiplicadores de Lagrange y fuerzas de ligadura
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Tema 5: Mecánica Hamiltoniana
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Transformación de Legendre. Momentos generalizados y variables canónicas. El Hamiltoniano. Ecuaciones canónicas Espacio de fases. Corchete de Poisson y cantidades conservadas. Principio de mínima acción en el espacio de fases. Transformaciones canónicas. Introducción a la geometría simpléctica. Teorema de Liouville .
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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
Previsión de distribución de las metodologías docentes (Fecha: 01-06-22)9. Recursos
Libros de consulta para el alumno.
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Libros de consulta para el alumno
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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.
La evaluación de las competencias de la materia se basará principalmente en el trabajo continuado, controlado periódicamente con diferentes instrumentos, y en una prueba escrita final.
Criterios de evaluación.
La evaluación valorará la adquisición de las competencias de carácter teórico y práctico, lo cual se comprobará tanto mediante actividades de evaluación continua como por una prueba escrita final.
Las actividades de evaluación continua supondrán el 30% de la nota total de la asignatura.
La prueba escrita final será un 70% de la nota total de la asignatura. Para poder superar la asignatura se requiere que la calificación obtenida en esta prueba supere el 40% de la nota máxima posible.
Instrumentos de evaluación.
Se utilizarán los siguientes:
- Evaluación continua: Entrega de ejercicios,así como exposición en clase de los mismos.
Un examen de control a realizar aproximadamente a mitad del curso
- Prueba escrita: Al finalizar el curso se realizará un examen escrito en el que que se evaluarán los objetivos de aprendizaje adquiridos por los estudiantes. Será un 70% de la nota total de la asignatura. Para poder superar la asignatura, se requiere que la calificación obtenida en esta prueba escrita supere el 40% de la nota máxima de la misma-
Recomendaciones para la evaluación.
Para la adquisición de las competencias previstas en esta materia se recomienda la asistencia y participación activa en todas las actividades programadas.
Recomendaciones para la recuperación.
Se realizará una prueba escrita de recuperación que contará el 100% de la nota final. Los estudiantes que lo deseen podrán mantener los mismo porcentajes de evaluación que en la primera convocatoria. Para ello deberán solicitarlo antes de la realización del examen de recuperación