Descripció:
Els objectius de l'assignatura són, d'una banda, que l'alumne entengui i sàpiga aplicar les lleis fonamentals de la dinàmica a la resolució de problemes, prestant una atenció especial als sistemes d´oscil·lacions amb i sense amortiment; i per una altra, que adquireixi nocions d'àlgebra vectorial elemental, de teoria de camps escalars i vectorials i de física electromagnètica, posant l'accent en les possibles aplicacions al món de l'electrònica.
Tipus assignatura
Optativa
Semestre
Anual
Crèdits
6.00
Professors Titulars
Investigador
Professors Docents
Coneixements previs:
Càlcul elemental.
Objectius:
Els alumnes que cursen l´assignatura adquireixen els coneixements i desenvolupen les habilitats que s´indiquen a continuació:
1. Demostrar capacitat d´anàlisi i síntesi.
2. Adquirir els coneixements generals bàsics sobre l´àrea d´estudi.
3. Arribar a afrontar amb èxit la resolució de problemes específics de l'assignatura.
4. Capacitat d´aplicar els coneixements a la pràctica.
5. Comprensió i domini dels conceptes bàsics sobre les lleis de la mecànica, camps i ones i electromagnetisme i la seva aplicació per la resolució de problemes més propis de l´enginyeria.
Continguts:
1. Anàlisi vectorial.
1.1- Escalars i vectors.
1.2- Àlgebra vectorial elemental.
1.3- Espai vectorial. Base i components.
1.4- Producte escalar.
1.5- Producte vectorial.
1.6- Derivada d'un vector respecte a un paràmetre.
2. Mecànica bàsica. Lleis de Newton. Aplicacions.
2.1- Lleis de Newton.
2.2- Exemples de forces.
2.3- Treball i Energia
2.4- Conservació de l'energia.
2.5- Sòlid rigid.
3. Oscil·lador harmònic simple.
3.1- Llei de Hooke. Energia potencial elàstica.
3.2- Moviment harmònic simple. Equació del moviment.
3.3- Energia de l'oscil·lador harmònic.
3.4- Oscil·lacions entorn un punt d'equilibri.
3.5- Analogia circuit LC.
3.6- Associació de molles.
4. Oscil·lacions esmorteïdes.
4.1- Fregament en un fluid.
4.2- Equació oscil·lador esmorteït. Solucions.
4.3- Energia.
4.4- Analogia circuit RLC.
5. Teoria de camps.
5.1- Camps escalars i camps vectorials.
5.2- Superfícies equiescalars i línies de camp.
5.3- Operacions diferencials: gradient, divergència, rotacional i laplacià.
5.4- Flux d'un camp vectorial a través d'una superfície.
5.5- Circulació d'un camp vectorial al llarg d'una corba.
5.6- Teorema de Gauss i teorema de Stokes.
6. Camp Elèctric.
6.1. Càrrega elèctrica i llei de Coulomb.
6.2- Camp elèctric.
6.3- Llei de Gauss.
6.4- Exemples de camps elèctrics.
7. Energia i potencial elèctric.
7.1- Conservació del camp elèctric.
7.2- Potencial elèctric.
7.3- Treball i energia potencial elèctrica.
7.4- Equació de Laplace i de Poisson.
7.5- Relacions integrals i diferencials entre el camp elèctric i el potencial elèctric.
7.6- Exemples de càlcul de potencial elèctric.
8. Conductors i condensadors. Capacitat.
8.1- Conductors i aïllants.
8.2- Condensadors.
9. Camp magnètic.
9.1- Força i camp magnètic.
9.2- Camp magnètic creat per una càrrega en moviment.
9.3- Força de Lorentz.
9.4- Aplicacions a la recerca.
9.5- Força sobre un fil de corrent sotmès a un camp magnètic extern.
9.6- Camp magnètic creat per corrents. La llei de Biot-Savart.
9.7- Llei d'Ampere. Flux d'un camp magnètic sobre una superfície.
9.8- Equacions de Maxwell.
Metodologia:
La metodologia emprada en aquesta assignatura es basa en el model de les classes magistrals i classes de problemes.
Dins de les classes teòriques, el professor explica el contingut formal de l´assignatura i es resolen problemes relacionats amb aquest. Es proposen, a cada bloc de teoria, problemes que es resolen a classe per tal de transmetre a l´alumne idees sobre el model i la organització adequada per interpretar-los i solucionar-los correctament. Paral-lelament, es proposen problemes per tal que l´alumne els treballi a casa i es puguin discutir a classe el dia següent. Tanmateix, algunes d´aquestes classes es dediquen a la resolució in situ de problemes proposats a classe, per tal que l´estudiant participi activament de les mateixes.
Per millorar el rendiment dels alumnes se´ls hi ofereix la possibilitat de fer consultes personalitzades sobre l´assignatura, tant a nivell de matèria, com tot el que involucra a la mateixa (forma d´estudi, correcció de problemes addicionals, etc.).
Finalment, l´alumne disposa de tot un conjunt de problemes d´exàmens de cursos anteriors proposats i resolts. La resolució d´aquests problemes està feta de forma extensiva perque l´alumne pugui fer-los servir com a material complementari d´estudi.
Avaluació:
L´assignatura conté dos blocs diferenciats però complementaris: una part purament teòrica i una part pràctica dedicada a la resolució de problemes relacionats amb els continguts teòrics anteriors. Totes dues parts s´avaluen de forma conjunta per tal de determinar la capacitat de compaginar coneixements teòrics formals i coneixements pràctics en l´àmbit de la física.
L´avaluació es fa mitjançant:
- Exàmens
- Exercicis fets a classe
- Exercicis/treballs fets a casa
- Presentacions i participació a classe
Sistema d´Avaluació Global
- Per aprovar l'assignatura cal aprovar els dos semestres per separat.
- La nota de teoria d'un semestre es calcularà com la més gran de:
a) Ponderant la nota de l'examen (Nota_Ex) amb un 70% i la nota d'avaluació contínua (Nota_AC) amb un 30%, sempre que la nota de l'examen (Nota_Ex) sigui superior o igual a 3,5.
b) La nota de l'examen (Nota_Ex).
- Excepcionalment, si es presenten i aproven per separat tots els exercicis/activitats proposades d'avaluació continuada, incloent el punt de control, la nota del semestre pot ser igual a Nota_AC. En aquest cas, no caldrà presentar-se a l'examen de gener/juny.
- Els alumnes que no aprovin en la convocatòria ordinària hauran de presentar-se dels semestres que no hagin alliberat amb anterioritat a la convocatòria extraordinària. En aquest cas, la nota final de cada semestre serà la millor de les obtingudes amb els càlculs següents:
a) 70% de l'examen de recuperació i 30% de l'avaluació contínua obtinguda en el semestre corresponent, sempre que la nota de l'examen de recuperació sigui superior o igual a 3,5.
b) 100% de l'examen de recuperació.
Sistema d'Avaluació Contínua
- Es recollirà un mínim de quatre notes per semestre, que s'obtindran mitjançant alguna de les activitats d'avaluació següents:
- Resultats dels controls i/o petites proves que es facin en classe o mitjançant el eStudy.
- Lliurament d'exercicis proposats per fer en classe.
- Lliurament d'exercicis proposats per fer a casa.
- Participació en els fòrums i activitats del eStudy.
- Assistència, actitud i participació en les classes.
- Treballs proposats pel professor amb l'objectiu que els alumnes ampliïn i/o aprofundeixin en els coneixements adquirits en classe.
- Uns altres.
- Dues vegades per semestre es publicarà la nota d'avaluació contínua (a meitat del semestre coincidint amb el punt de control, perquè serveixi d'orientació, i al final, la definitiva del semestre), consistent en una qualificació numèrica sobre 10.
Criteris avaluació:
Objectiu 1
L´estudiant ha de demostrar tenir els coneixements bàsics necessaris relacionats amb l´assignatura.
Objectiu 2
L´estudiant ha de demostrar que és capaç d´analitzar els problemes proposats i de sintetitzar-ne els punts mes importants.
Objectiu 3
L´estudiant ha d´arribar a plantejar correctament, desenvolupar i resoldre els problemes específics de física amb que s´enfronta.
Bibliografia bàsica:
[1] Paul A. Tipler, Gene Mosca, Física para la ciencia y la tecnología, Ed. Reverté, 6ª ed. 2010
[2] Froilán Maraña, Apunts de Física, Enginyeria i Arquitectura La Salle 2001
Material complementari:
[1] Simón Ramo, John R. Whinnery, Theodore Van Duzer, Campos y Ondas: Aplicaciones a las comunicaciones electrónicas, Ed. Pirámide, 1974
[2] Reitz, Milford y Christy, Fundamentos de la Teoría Electromagnética, Ed. Hispanoamericana, 1969
[3] Richard P. Feynman, Física, Ed. Bilingua, 1964
[4] Paul A. Tipler, Física, Ed. Reverté