UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE … · través de simuladores y animaciones...
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UANL - FIME Física IV
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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
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Elementos de Competencia
Evidencias de aprendizaje
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
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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.
Elementos de Competencia
Evidencias de aprendizaje
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
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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.
Elementos de Competencia
Evidencias de aprendizaje
Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
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
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Elementos de Competencia
Evidencias de aprendizaje
Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
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
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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.
Elementos de Competencia
Evidencias de aprendizaje
Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
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
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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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VIGENTE A PARTIR DEL: 01 de Agosto del 2016
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
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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