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ANO: 2018

1- Datos de la ~l s i "g"n"a-"' u",I,,':,-I ____________________________________________ ~ I Nombre I Física 1I

I Código I F07

T i )() Mar tle con una X N ivel Mar (le con una X Obligatoria X Grado X o ltat iva Post-Grado

I ArC:l curricu lar a la que pertenece I Física Básica

I Departamento I Física

I Carrcrals I Licenciaturas y Pro fesorados en Física y Matemática (optati va)

CieJo o 3110 de ubicación en Segundo año la carrcra/s

Car a horaria asignada en el Plan de Estudios: Total 180 hs Semana l 12 hs

Dis tribuc ión de la car' horaria semanal resencia l de los alumnos: Tcó ricas Prácticas Teórico - rácticas

4 hs 2 hs (Lab . 6 hs

Re lación doce nte - alum nos: Cantidad estimada de Cantidad de docentes Cantidad de comisiones

~I"-s-,,-U-"~;'-o----------------------------------------------------+~o.jl ., ..

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a lumnos inscriptos Alumnos esti mados Profesores I Aux iliares Teóricas

f Prácticas I Teórico-Prácticas

10 I I 2 I 3(Lab.) I I

2- Composición del equipo docente ( Ver instructivo): N° Nombre y Apel l ido Tilulo!s 1. GOlli'.alo Izús Lic. - Dr. en Física 2. Alejandro Sánchez Lic. - Dr. en Física ,

Q mar Santiago Ramírcz Lic. en Física >.

4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. ..............................

N° Car 'o Dedicación Carácter Cantidad de horas semana les ded icadas a : (.) ,. As Adj !TI' Al A2 Ad Bcc E P S Rcg. Inl. Otros Docencia Investig. Ext. Gcst. Frente a alumnos Totales

1. X X X 6 12 28 6 2. X X X 6 12 J3

(Cargo inv CON1CI:.- r¡

, X X X 6 12 > .

Instructivo

3- PI:III de t .... bajo del equipo docente

3.1 Objetivos de la ~lsigna tunl .

Esta asignatu ra corresponde al segundo año de la Licenciatura y Profesorado en Física. Sus contenidos son los mismos que los de la materia Físico !la de la Licenciatura en Química (Plan viejo) y de la asignatura optativa Física 11 de la Licenciatura y Profesorado en Matemát ica, por lo que el dictado se rea li za en comL"lI1. Comprende los temas Elect ricidad y Magnet ismo (intcracción electromagnéti ca) y la interacción gravitatoria. La importancia de esta materia estriba en el hecho de que es aquí donde se adquieren los conceptos fundamentales de campos y potenciales (electromagnéticos y gravitatorios) , que representan una novedad respecto de los quc han visto en las as ignaturas ante rio res.

Durante el desarrollo del curso se tratará de dar a los alumnos las ideas básicas del e lect romagnetismo parti endo de las experiencias fundamentales que describen la interacción electromagnética. Se pondrá énfas is en el hecho de que con unos pocos conceptos se pueden describir una gran cantidad de experimentos. Las di visioncs didácticas en el cstudio de la electricidad, magnetismo y gravitación no deben hacer creer al alumno que eslamos ante un conjunto de varias cicncias, sino que se debe dar la perspecti va de la un idad de la Física desde la descripción teórica de sus princi pios. Además, se debe rá dar a entender que la elec trodinámica clásica ti ene límites de validez, habiendo dominios de la naturaleza más allá de la misma.

La experi enc ia indica que a pesar de que los alumnos han tenido previamentc un cuatrimest re de Cálculo y cursan Cálculo 2 simultáneamente con esta materia, se debe dedicar buena parte de l tiempo para el desarro llo de los conceptos matemáticos del cálculo vectoria l. Utilizando estas herramientas se deberá llegar, con las ecuaciones de Maxwcl l. al convencimiento de que estas ecuaciones son genera li zaciones procedentes de la observación de resultados fundamentales, estableciendo un sistema de leyes que describen la interacción electromagnética. Además de es ta concepción global, el alumno debcrá adquirir destreza en la resolución de problemas sobre los temas de esta asignatura, pues son de primord ial importancia para fijar los contenidos y afrontar con éxito las materias del ciclo superior, como ser electromagnet ismo, mecánica, etc.

El curso debe dictarse en un cuatrimestre de 15 semanas, con cuatro horas semanales de teoría (2 clases semanales), 6 horas teórico­prácti cas y 2 horas de práct ica de laboratorio. Al finali zar el cursado de la misma el alumno estará en condiciones de:

Describir las interacciones electromagnéticas y gravitatorias a través del concepto de campo. Relacionar las funciones potenciales con los campos.

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Reso lver las ecuaciones de la electrostáti ca en presencia de materiales dieléctricos. Expresar las ecuaciones del magnetismo en los medios materiales. Comprender las relaciones que ligan a los campos electromagnéticos depend ientes del tiempo. Aplicar la propiedad de conductividad a los circuitos de corriente continua. Aplicar las leyes del electromagnetismo a la resolución de circuitos de corriente alterna y oscilaciones electromagnéticas.

3.2 Contenidos

CONTENIDOS MíN IMOS; Electrostática. Gravitación. Corriente eléctrica. Dieléctricos. Magnetismo en el vacío y en la materia. Inducción electromagnética. Corriente altcma. Oscilaciones electromagnét icas.

PROGRAMA ANALíTICO; UNIDA]) 1. ELECTROSTA TlCA Estructura atómica. Electrización por contacto. Conductores y aisladores. Cant idad de carga eléctrica. Ley de Coulomb. Unidades. Campo eléctrico. Distribuciones dc carga. Líneas de fuer¿a. Teorema de Gauss. Conductores cargados. UNIDA]) 2. POTENCIAL Y CONDENSADORES Energía potencial eléctrica .. Potencial. Gradiente de potencial. Superficies equipotenciales. Potencial debido a un dipo lo. Capacidad y capacitores. Condensadores de placas paralelas, esféricas y cilíndricas. Trayectoria de partículas cargadas en campos electrostáti cos. UNIDAD 3. CORRIENTE ELECTRlCA ESTACIONARIA Intensidad, sentido de la corriente. Cond ucti vidad. Res istencia y res ist ividad. Ley de Ohm. Cálculo de resistencias. Ley de Joule. Circuitos de corriente continua. Fuerza elect romotriz. Reglas de Kirchhofl~ Potencia en c ircuitos e léct ricos. Transitorios. Carga y descarga de condensadores. UNIDA]) 4. DIELECTRlCOS Cargas inducidas . Vector de polarización. Vector desplazamiento. Constante dieléctrica. Suscept ibilidad. Genera li zac ión del teorema de Gauss: Relaciones entre los vectores D, E y P. Aplicaciones. UNIDAD 5. MAGNETISMO DE CORIUENTES ESTACIONARlAS

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Campo magnetlco. Fuerzas sobre cargas móviles. Orbitas de partículas cargadas en campos magnéticos. Tubo de rayos catódicos. Fuerza y momento sobre conductores. Galvanómetros. amperímetros y vo lt ímetros. Campo magnético creado por corrientes y cargas móv iles. Ley de Ampere. Campo magnético para espiras y solenoides. UNIDA D 6. PROPIEDADES MAGNETICAS DE LA MATERIA Origen de los efectos magnéticos. Con'ientes superfic iales o de Amperc. Intens idad de polos magnettcos. Susceptibil idad y permeabilidad magnética. Vector rnagnetiZ<1ción. Vector intensidad de campo magnético. Diamagnet ismo y paramagnctislllo. Ferromagnctismo. I-li stéres is. Teoría de los dominios magnét icos. Imanes pemlancntes. Circuitos magnéticos. Energía del campo magnético. UN IDAD 7. INDUCCION ELECTROMAGNETlCA Fenómenos no estac ionarios. Ley de inducción de Faraday. Discusión de los diversos orígenes de la inducción. Circuitos que se mueven y/o se derorman. Motores electromagnéticos. Inductanc ia. Autoinducción. Transitorios. UNIDAD 8. CORRI ENTE ALTERNA Circuito en seri e. Media cuadrática y va lorcs eficaces. Desrasaje ent re la intensidad de corrien te y vo ltaje. Impedancia. Diagramas fasoriales. Circuito en paralelo. Potcncia en ci rcuitos de corriente alterna. Transformadores. UNII)AD 9. OSCILACIONES ELECTROMAGNETICAS & ECUACIONES DE MAXWELL Oscilaci ones Le. Analogía con el movimiento armónico simple. Ecuaciones. Oscilaciones forzadas y resonancia. Campos magnéticos inducidos. Ley de Ampcre-Maxwell. Corriente de conducción. Ecuaciones de Maxwell. Polarización. Vector de Poynting. Impulso del campo electromagnético. Generación de ondas electromagnéticas. UNIDAD 10. GRAVITACION Ley de gravitación unive rs<ll. Constante de gravi tación. Variaciones de la aceleración de la gravedad. Movim iento de planetas y satélites. Leyes de Keplc r. Campo gravitato rio . Energía potencial gravitatoria . Consideraciones energéticas en el movimiento de planetas y satélites.

B/BL/OGRAFlA: • Kip, Arthur; - Fundamentos de electricidad y magnet ismo, México: McGraw-Hill ,1972.

• Resnick, Robert ; I-Ialliday, David; Krane, Kenneth; - Física. vol 2. 4ed. Méx ico: Comp31iía editorial con tinen tal, 2002.

• Sears, Francis; - Fundamentos de física. vo l 2. Electric idad y magnetismo. 6ed. Madrid: Aguilar, 1978.

• Tipler, Paul; - Física. vol 2. lcd. Barcelona: Reverté, 1984.

• Feyrun an, Richard; Leigh ton, Robert ; Sands, Matthcw; - Física. vo l 2. Electromagnetismo y materia. ledo México: Addison Wesley Longman, 1998.

• Física T ipler-Mosca, vol. 2 Editorial Rcvcrté. 6ta edición, 2008.

Instruct h'o

• Avalos- L.'l.rrondo. Electromagnetismo Elemental.l:dición del Autor, 1995.

• MI r OpcnCourscWare. Courses Physics 2: 8.02 (2007). 8.022 (2002-2006). 8.02T (2005). 8.02X (2005)

3.3 J)CSc rillción de ~lcti"idadcs dc aprcndiz:ljc. Los alumnos realizarán un conjunto de tareas. cuya resolución implica la utili zación de saberes y habilidades. A cont inuac ión, se enunc ian

los tipos de acti vidades a desarrollar:

• Reso luc ión de problemas del tema de cada clase. en pri mer lugar obteniendo resultados cual itati vos que serán anali zados y luego reali zando los cálculos.

• Clases de laboratorio, el alumno se familiari za rá con instrumentos de medida yel manejo de los mismos. Los trabajos prácticos de laboratorio deberán ser realizados primero con un planteo teórico del problema y luego con e llll~todo de medic ión que deberá ser razonado en el transcurso de la práct ica. Deberá presentar un in rorme donde se discu tan y analicen los resultados. En todas las prácticas se realizarán el cá lculo de errores correspondientes.

3.4 C I"OIlOOI' :lIl1a de contenidos, ~lcti"idadcs y .e"aluaciones. Semana Teoría Problemas Laboratorio Evaluac ión I Elcclfostática. Campo eléctrico Electrostática 11 Campo eléctrico. Gauss Electrostática 111 Potencial Electrostática Electrostát ica IY Cap., c idad Electrostát ica y Dieléctricos Dieléctricos YI Corriente continua. Circuitos Ci rcui tos Instrumentos - Mediciones Primer parcial teórico. Temas 1,

11 y IY YII Ma 'net ismo Magnetismo Puentes YIII Magneti smo Magneti smo Mediciones 2 Primer parcial práctico. Temas 1,

II , IY-Y I IX Magnet ismo Magnctismo Carga-dese. capac itor

X Inducción Inducción Fuerza ma!!.nética Recuperatorio primer parcial XI 1 nducción-Max \Velll Inducción Inducción electromagnética Segundo parcial teórico. Temas

Val VII XII Magnetismo en la materia Magnetismo en la materia XI II Oscilaciones Corriente alterna Osci loscopio XIV Corrien te alterna Corriente alterna Mediciones circuitos C.A. XV Gravitación Gravi tació n Segundo parcia l práctico. Temas

'xVI - ¡- VII a X

XV II Recupcratorio 2do parcial XV III Te rcer parcial teó rico. Temas

VIII al X XIX

3.5 Procesos de intervención pedagógica

Clases Icóric~IS

En la exposición de los conceptos es fundamenta l part ir de ejemplos. El objetivo es establecer las leyes de la fisica en fonna concisa, pero se debe dar a e ntender que el conocimiento de la materia se es tableció en muchos años de experimentación, habiendo estado involucrada mucha gente a través de tcorías y discusiones. Se resolverán problcmas del tcma de cada clase. en primer lugar obteniendo resultados cualitativos que serán analizados, y luego se real i:U1.rán los cálculos detallados. Dentro de lo posible se rea lizarán demostraciones d idácticas en la misma clase y se d istribuirán copias de los apuntes de la teoría.

Tnlbajos Pnícticos

Se dcs..'\rro ll arán en tres días, dos para la reso luc ión de problemas y otro para trabajos de labora torio. Es necesario que el alum no siga muy de cerca el desarro llo del curso y que las clases prácti cas le resul len interesantes. En particular:

'. ~~ ____________________________________________________________ ~.tl.~ Instructivo \/, ......

a) Clases de problemas. Sólo al intentar resolver problemas el alumno verifica si realmente ha asimilado los conocim ien tos. Es impresc indible que el alumno haya estudiado prc\ iamente la teoría correspondien te.

b) Clases de laboratorio.

Siendo la fisica una cienc ia experimental se pretende que los alumnos midan y verifiquen con sus propias manos las relaciones entre magnitudes físicas. Los trabajos se realizarán en grupos de no más de cinco personas. Los alumnos deberán presentar un informe donde se discutan y anal iccn los resultados. En todas las práct icas se analizará el cálculo de errores correspondiente.

e) Prácticas demostrativas

Las pr:íclicas demoslrali vas complementan las clases teóricas con la di scusión de experiencias que fijan los conceptos adqui ridos

3.6 E,'ulu:tción

• Se tomarán 2 parcia les práct icos (de problemas), cada uno de los cuales podrá ser recuperado en una oportunidad, siendo 5 la Ilota mínima de aprobac ión. En el cronograma se ind ican los temas)' [echa tentativa de cada parcial.

• Los informes de los Trabajos de Lab. deben ser aprobados en su totalidad para que el alumno esté en condiciones de rendir el Examen Final. Los informes rechazados deben scr corregidos y presentados al responsable docente tantas veces como éste lo considere necesario hasta la aprobación del mismo.

• Se habilitará un régi men optativo de Cursada Promocional en el cual los alumnos podrán rendir (en una única oportunidad) tres parciales para aprobar los contenidos teóricos del curso, siendo 7 la nota mínima de aprobación. Los alumnos que apmeben estos 3 parcialcs teóricos estarán eximidos de rendir el examcn final siempre y cuando hubiesen aprobado también los parciales prácticos con nota 7 o superior. En el cronograma se indican los temas y fecha tentativa de cada parcial.

• El Examen Final será escrito y constará de problemas y preguntas conceptuales de los temas desarrollados a lo largo del curso. La nota final resul tará del promedio ponderado de las notas de los parciales y la de l fina l, dándosele mayor peso a esta última. Para el régimen promocional, el promedio ponderado será entre los parciales teóricos y los prácticos, dándose le mayor peso a los pri meros.

3.7 Asignación y distri bución de lareas de c;¡da uno de los integran tes del equ ipo docen te.

c---:----------- ----------------Fr:«.,, '''-Instructivo ~ ¡,Lo..

'u.>

1.- DI". Gonzalo IZlIs A cargo de las clases teóricas y de la supervisión general del curso. Elaboración y evaluación del examen final y de los parciales teóricos. Dictado de clases de consulta. 2.- DI'. Alejandro Sánchez A cargo de las clases teó rico-práct icas de resolución de problemas. Elaboración de guías de trabajos prácticos y exámenes parciales. Corrección de exámenes parciales. 3.- Lic. Ornar Santiago Ramírez A cargo de las clases prácticas de laboratorio. Elaboración de guías de laboratorio. Corrección de informes de laboratorio.

Dr. Gonz:llo G. Izús Dpto. d(' Fisica FCEyN & IFIMAR

UNMDP - CONICET

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