Grao en Química. 1 o Curso FÍSICA II. Guía Docente

Grao en Química 1 o Curso FÍSICA II Guía Docente

1. Datos descriptivos da materia. Nome da materia/código : Física II, G1041107 Carácter: Básica da Rama de Ciencias Convocatoria: 2 o cuadrimestre Créditos: 6 ECTS (4,5 teórico-prácticos + 1,5 laboratorio) Profesorado: Christoph Adam Profesor Contratado Doutor, Facultade de Física Clases expositivas. Clases interactivas. Laboratorios. Titorías. José Manuel Sánchez de Santos Profesor Contratado Doutor, Facultade de Física Laboratorios. Abraham Antonio Gallas Torreira (coordinador) Profesor Contratado Doutor, Facultade de Física Clases expositivas. Clases interactivas. Titorías. Beatriz Fernández Domínguez Profesora Contratada Doutora, Facultade de Física Clases interactivas. Laboratorios. Titorías. Pablo Cabanelas Eiras Posdoutoral Xunta, Facultade de Física Laboratorios. Antonio Romero Vidal Posdoutoral Xunta, Facultade de Física Laboratorios. Idiomas en que é impartida: Galego e Castelán 2. Situación, significado e importancia da materia no ámbito da titulación. 2.1. Módulo ao que pertence a materia no Plan de Estudos. Materias coas que se relaciona. Módulo 8: Formación Básica Transversal. Relaciónase directamente coa asignatura Física I, e ambas proporcionan coñecementos base importantes para a mellor comprensión dos contidos de moitas das asignaturas de todos os demais módulos. 2.2. Papel que xoga este curso nese bloque formativo e no conxunto do Plan de Estudos. Esta asignatura proporciona algúns dos coñecementos de física clásica xeral imprescindibles para a comprensión da fundamentación de moitas das leis e fenómenos da química. Xunto coa Física I debería aportar ao alumno unha bagaxe conceptual suficiente (polo que respecta á física clásica) como para abordar as asignaturas dos demais módulos. 3. Competencias e resultados da aprendizaxe que o estudante adquire coa asignatura. 3.1. Competencias básicas e xerais. CG3 - Que poidan aplicar tanto os coñecementos teóricos-prácticos adquiridos como a capacidade de análise e de abstracción na definición e formulación de problemas e na busca das súas solucións tanto en contextos académicos como profesionais. CG5 - Que sexan capaces de estudar e aprender de forma autónoma, con 2

organización de tempo e recursos novos coñecementos e técnicas en calquera disciplina científica ou tecnolóxica. CB1 - Que os estudantes demostren ter e comprender coñecementos nunha área de estudo que parte da base da educación secundaria xeral, e se adoita encontrar a un nivel que, se ben se apoia en libros de texto avanzados, inclúe tamén algúns aspectos que implican coñecementos procedentes da vangarda do seu campo de estudo. 3.2. Competencias transversais. CT10 - Adquirir razoamento crítico. CT12 - Adquirir unha aprendizaxe autónoma CT1 - Adquirir capacidade de análise e síntese. CT4 - Ser capaz de resolver problemas. 3.3. Competencias específicas. CE25 - Ser capaz de relacionar a química con outras disciplinas. CE14 - Ser capaz de resolver problemas cualitativos e cuantitativos segundo modelos previamente desenvolvidos. CE15 - Ser capaz de recoñecer e analizar novos problemas e formular estratexias para solucionalos. CE20 - Ser capaz de interpretar datos procedentes de observacións e medidas no laboratorio en termos do seu significado e das teorías que os sustentan. CE22 - Comprender a relación entre teoría e experimentación. 3.4. Avaliación das competencias. - Clases interactivas: CG3, CG5, CE25, CE14, CE15; CT10, CT12, CT1, CT4. - Tarefas non presenciais: CG3, CG5, CE25, CE14, CE15; CT10, CT12, CT1, CT4. - Titorías en grupo moi reducido CE25, CE14, CE15; CT10, CT12, CT1, CT4. - Clases prácticas de laboratorio: CG3, CE20, CE22, CE15; CT10, CT1, CT4. - Exame final: CG3, CB1, CE25, CE14, CE15, CE20, CE22; CT10, CT12, CT1, CT4. 4. Contidos do curso. 4.1. Epígrafes do curso: Tema 1. Campo eléctrico I. Tema 2. Campo eléctrico II. Tema 3. Potencial eléctrico. Tema 4. Enerxía Electrostática e Capacidade. Tema 5. Corrente Eléctrica e Circuítos de Corrente Continua. Tema 6. Campo Magnético. Tema 7. Fontes de Campo Magnético. Tema 8. Indución Magnética. Tema 9. Circuítos de Corrente Alterna. Tema 10. Ecuacións de Maxwell e Radiación. Programa de prácticas: Práctica 1 Circuítos de corrente continua. Práctica 2 Circuítos de corrente alterna. Práctica 3 Condensador plano. Práctica 4 Curva de carga dun condensador. Práctica 5 Medida de resistencias pequenas. Práctica 6 Campo magnético xerado por condutor lineal. Práctica 7 Momento magnético. Práctica 8 Bobina de Helmholz. Práctica 9 Balanza electrodinámica. (Cada alumno realizará unha ou dúas prácticas por sesión, ver sección 5.2. D). 3

4.2. Bibliografía recomendada 4.2.1. Básica (manual de referencia). Tipler, Paul Allen; Mosca, Gene, "Física para la Ciencia y la Tecnología", Volume 2, 6ª edición, Editorial Reverté, 2008. 4.2.2. Complementaria. Un libro equivalente ao manual de referencia é: Young, Hugh D.; Freedman, Roger A., Sears Zemansky, Física Universitaria, en dous volumes, edición 12, Editorial Pearson - Addison-Wesley, 2009. Un libro cun suplemento de exercicios para estudantes e material online é: Knight, Randall D., Physics for Scentist and Engineers: A Strategic Approach, terceira edición. Addison-Wesley, 2013. Outro libro cun enfoque metodolóxico semellante ao empregado polo profesorado da asignatura é: Mazur, Eric, Principles & Practice of PhysicsPhysics for Scentist and Engineers: A Strategic Approach. Pearson, 2015. 4.3. Contidos e Programación TEMA 1. Campo Eléctrico I O concepto de campo eléctrico e a súa relación coas cargas: os campos moven cargas, e as cargas xeran campos eléctricos. Esta é a fenomenoloxía básica que se pretende describir en situacións ideais con cargas illadas e separadas. Carga eléctrica, condutores e illantes. Lei de Coulomb. Dipolos eléctricos. Liñas de campo. Movemento de cargas e dipolos en campos eléctricos. 2, 6ª edición, Editorial Reverté, 2008, capítulo 21. Resolver polo menos os exercicios e cuestións indicados polo profesor. Entregar aqueles seleccionados polo profesor na data indicada no calendario de actividades da materia para que sexa analizado nas clases de Titorías e seminarios. Nas clases de TEMA 2. Campo Eléctrico II As situacións realistas involucran distribucións continuas de carga. O método de integración pode complementarse con ferramentas como a Lei de Gauss para calcular o campo eléctrico. Cálculo do campo eléctrico xerado por distribucións discretas e continuas de carga: fío, anel, disco, etc. Lei de Gauss. 2, 6ª edición, Editorial Reverté, 2006, capítulo 22. TEMA 3. Potencial Eléctrico 4

Introdución do concepto de campo conservativo e de potencial eléctrico e a súa relación coa enerxía. almacenar enerxía. Derivación do campo eléctrico a partir do potencial. Cálculo do potencial en diversas configuracións. Definición de potencial. Potencial debido a un sistema de cargas. Cálculo do potencial para distribucións continuas de carga. Superficies equipotenciais. 2, 6ª edición, Editorial Reverté, 2008, capítulo 23. TEMA 4. Enerxía Electrostática e Capacidade O almacenamento de enerxía eléctrica ten un grande interese práctico. Enerxía Potencial. Condensadores, capacidade. Dieléctricos. Baterías. 2, 6ª edición, Editorial Reverté, 2008, capítulo 24. TEMA 5. Corrente Eléctrica e Circuítos de Corrente Contínua A aplicación tecnolóxica máis sinxela do electromagnetismo é o deseño de circuítos de corrente. Cos coñecementos adquiridos só podemos tratar a corrente continua. Circuítos de corrente continua. Lei de Ohm. Regras de Kirchhoff. Circuítos RC. 2, 6ª edición, Editorial Reverté, 2008, capítulo 25. TEMA 6. Campo Magnético Non se pode entender a electricidade sen o magnetismo. Ambas interaccións son dous aspectos da mesma lei. Neste capítulo comézase a estudar a interacción magnética. Movemento dunha carga nun campo magnético. Momento de forza sobre espiras e imanes. Efecto Hall. 2, 6ª edición, Editorial Reverté, 2008, capítulo 26. 5

TEMA 7. Fontes do campo magnético Presentación de como se xera un campo magnético a partir de cargas discretas ou de distribucións continuas de carga en movemento. Campo creado por partículas e correntes. Leis de Biot e Savart, Gauss e Ampére. Magnetismo na materia. 2, 6ª edición, Editorial Reverté, 2008, capítulo 27. TEMA 8. Inducción Magnética O campo magnético e eléctrico están moi entrelazados: as cargas xeran campo eléctrico mentres que as correntes xeran magnético. Fluxo magnético. FEM inducida e Lei de Faraday. Indutancia. Enerxía Magnética. Circuítos RL. Superconductores. 1, 6ª edición, Editorial Reverté, 2008, capítulo 28. TEMA 9. Circuítos de Corrente Alterna A corrente alterna está presente na vida diaria. Neste tema aplícanse todos os coñecementos adquiridos nos anteriores. Circuítos de corrente alterna. Resistencia, Condensadores, Indutores. Fasores. Transformadores. 2, 6ª edición, Editorial Reverté, 2008, capítulo 29. TEMA 10. Ecuaciones de Maxwell e Radiación Todos os fenómenos do electromagnetismo se codifican en catro ecuacións: as 6

ecuacións de Maxwell. O seu coñecemento serviu para atopar predicións e desenvolver avances tecnolóxicos, por exemplo, a radio. Correntes de desprazamento. Ondas electromagnéticas. Radiación dun dipolo. 2, 6ª edición, Editorial Reverté, 2008, capítulo 30. 7

5. - INDICACIÓNS METODOLÓXICAS E ATRIBUCIÓN DE CARGA ECTS. 5.1. Atribución de horas ACTIVIDADE FORMATIVA HORAS PRESENCIALIDADE Clases expositivas en grupo grande Clases interactivas en grupo reducido (Seminarios) Titorías de pizarra en grupo moi reducido 23 100 11 100 2 100 Clases prácticas de laboratorio 16 100 Traballo autónomo do alumno 98 0 5.2. Actividades formativas na aula con presenza do profesor A) Clases expositivas en grupo grande ( CE nas táboas horarias): Lección impartida polo profesor que pode ter formatos diferentes (teoría, problemas e/ou exemplos xerais, directrices xerais da materia ). O profesor pode contar con apoio de medios audiovisuais e informáticos pero, en xeral, os estudantes non necesitan manexalos en clase. Habitualmente estas clases seguirán os contidos do Manual de referencia proposto nesta Guía Docente. B) Clases interactivas en grupo reducido (Seminarios, S nas táboas horarias): Clase teórico/práctica na que se propoñen e resolven aplicacións da teoría, problemas, exercicios O profesor pode contar con apoio de medios audiovisuales e informáticos pero, en xeral, os estudantes non os manexarán en clase. Inclúense as probas de avaliación si houbelas. Cada clase 2 alumnos terán que entregar resolto un problema proposto con anterioridade polo profesor. Un destes alumnos resolverá o problema na pizarra, nun tempo de 10 minutos. O problema a resolver, e os nomes dos alumnos, daranse a coñecer con polo menos unha semana de antelación. A elección dos alumnos realizarase ao azar e de forma que a carga global de traballo sexa a mesma para todos eles (isto último, en función do número de matriculados, podería implicar que algunha clase deban entregar problemas algo máis ou algo menos de 2 alumnos). Estes problemas influirán directamente na avaliación do alumno. (Ver o apartado 6.2 desta Guía Docente). Os problemas a entregar nas clases de seminarios enfocaranse á aplicación da teoría (mentres que os correspondentes ás Titorías van encamiñados sobre todo ao repaso da teoría). D) Clases prácticas de laboratorio: Inclúense aquí as clases que teñen lugar nun laboratorio de prácticas. Nelas o alumno adquire as habilidades propias dun laboratorio de Física e consolida os coñecementos adquiridos nas clases de teoría. Para estas prácticas, o alumno dispoñerá dun guión de cada unha das prácticas a realizar. O alumno deberá acudir a cada sesión de prácticas despois de ler atentamente o contido deste guión. Tras unha explicación do profesor, o alumno realizará individualmente, ou en grupos de dous, as experiencias e cálculos necesarios para a consecución dos obxectivos da práctica, recollendo no diario de laboratorio o desenvolvemento da práctica e os cálculos e resultados que procedan, presentando o mesmo día ou na próxima sesión os resultados, que serán avaliados. A entrega dunha memoria final é un requisito adicional para a avaliación e o prazo de presentación máximo será a data correspondente ao exame oficial da convocatoria correspondente. (Ver o apartado 6.2 desta Guía Docente). E) Titorías de pizarra en grupo moi reducido ( T nas táboas horarias): Titorías 8

programadas polo profesor e coordinadas polo Centro. Propóñense actividades como a aclaración de dúbidas sobre teoría ou as prácticas, problemas, exercicios, lecturas ou outras tarefas propostas. Uns días antes de cada clase (ver táboas horarias) os alumnos deberán entregar resolto un cuestionario que poñerá a proba os seus coñecementos, e será obxecto de discusión na clase. Este cuestionario, así como o resto do traballo do alumno correspondente a clases de Titorías, contribuirá á cualificación final. (Ver o apartado 6.2 desta Guía Docente). Os cuestionarios a entregar nas clases de Titorías van encamiñados sobre todo ao repaso da teoría (mentres que os correspondentes aos seminarios se enfocarán á aplicación da teoría: problemas). 5.3. Recomendacións para o estudo da materia É importante manter o estudo da materia ao día. É fundamental a asistencia ás clases e laboratorios. Unha vez finalizada a lectura dun tema no manual de referencia, é útil facer un resumo dos puntos importantes, identificando as ecuacións básicas que se deben recordar e asegurándose de coñecer tanto o seu significado como as condicións nas que se poden aplicar. A resolución de problemas é fundamental para a aprendizaxe desta materia. Pode resultar de axuda o seguir estes pasos: (1) Facer unha lista e un esquema gráfico con toda a información relevante que proporciona o enunciado. (2) Facer unha lista coas cantidades que se deban calcular. (3) Identificar as ecuacións a utilizar na resolución do problema e aplicalas correctamente. É imprescindible a preparación das prácticas antes da entrada no laboratorio. En primeiro lugar, débense repasar os conceptos teóricos importantes en cada experimento e, a continuación, é preciso ler con atención o guión da práctica, intentando entender os obxectivos e o desenvolvemento do experimento proposto. Calquera dúbida que puidese xurdir deberá ser consultada co profesor. 5.4. Calendario de actividades que van realizar os alumnos ao longo do curso Seguirase o calendario académico da Universidade, que pode atoparse na seguinte dirección web da Oficina de Información Universitaria da Universidade http://www.usc.é/gl/servizos/oiu. Seguirase o horario das clases expositivas e interactivas publicado pola Facultade de Química, que pode atoparse na páxina web da Facultade http://www.usc.é/é/centros/quimica. Os cambios que se efectúen respecto de devanditos calendarios anunciaranse no Campus Virtual. Os horarios das prácticas anunciaranse aos alumnos no aula virtual. Dado que estes laboratorios se comparten con outras asignaturas poden producirse modificacións respecto dos horarios planeados orixinalmente. Horario de asistencia ao alumnado e lugar: Abraham Antonio Gallas Torreira Luns, martes e venres de 16 a 18 h previa cita. Despacho 10.A de o Monte dá Condesas. Departamento de Física de Partículas. Facultade de Física, Bloque IV. Despacho 3.42 da Facultade de Química. 6. Indicacións sobre a avaliación. - Na cualificación teranse en conta o traballo realizado en seminarios, Titorías e prácticas, así como o exame final. - A asistencia e participación nas clases e laboratorios será un elemento central da 9

avaliación continua. - A nota final será sobre 10 puntos, sendo 5 o aprobado, e será a maior das dúas seguintes a condición de que a cualificación no exame final sexa superior a 3. a) Cualificación con avaliación continua. O exame final contará un 60% e os traballos de seminarios, titorías e prácticas un 40%. A división detallada dos 10 puntos é a seguinte: * 0,5 puntos polo traballo en titorías * 1,5 puntos polo traballo en seminarios * 2,0 puntos polo traballo en prácticas de laboratorio. * 5,0 puntos da parte de teoría e problemas do exame final * 1,0 punto sobre cuestións de prácticas do exame final b) Cualificación co exame final soamente. O exame constará dun conxunto de cuestións teóricas e prácticas que verifiquen as competencias do alumno e cualificarase sobre 10 puntos. - Se a cualificación do exame final é inferior a 3 a nota final coincidirá con esta cualificación. - Nas clases expositivas suscitaranse cuestións cuxa resposta poderá sumar ata 1 punto na nota final. 10