FACULTAD DE INGENIERÍA
DIVISIÓN DE CIENCIAS BÁSICAS
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
Programa de la Asignatura: FÍSICA EXPERIMENTAL
Clave: 0056 Número de créditos: 07
Carrera: ICi, ICo, IEe, IGf, IGl, IIn, IMe, IMm, IPe, ITg , ITc
Duración del curso:
Semanas: 16
Horas: 72
Semestre: 1º
Horas a la semana:
Teoría: 2.5 Obligatoria : SI
Prácticas: 2.0 Optativa:
OBJETIVO DEL CURSO:
El alumno desarrollará su capacidad para elaborar modelos (matemáticos,
gráficos o icónicos) a partir de fenómenos físicos, que le permitan estu
diar dichos fenómenos y determinar su comportamiento bajo diferentes con
diciones, estimulando sus actitudes de observación, investigación y crea
tividad. El alumno desarrollará sus habilidades en el manejo de instrumen
tos de medición y de los sistemas de unidades más usuales en ingeniería.
TEMAS:
Núm. Nombre Horas
I FISICA E INGENIERIA 2.5
II CONCEPTOS BASICOS DE METROLOGIA 5.0
III DINAMICA 5.0
IV FLUIDOS 5.0
V TERMODINAMICA 5.0
VI ELECTROMAGNETISMO 5.0
VII ONDAS 5.0
VIII OPTICA GEOMETRICA 5.0
IX SISTEMAS DE UNIDADES 2.5
________
TOTAL 40.0
Prácticas de laboratorio 32.0
________
TOTAL DE HORAS 72.0
ANTECEDENTES, OBJETIVOS Y CONTENIDOS DE LOS TEMAS
I. FISICA E INGENIERIA.
OBJETIVO:
El alumno incrementará su interés por el estudio de la física, a
través del conocimiento de la importancia de esta ciencia en las
carreras de ingeniería.
CONTENIDO:
I.1 Definición de física y su campo de estudio.
I.2 Clasificación de la física: clásica y moderna.
I.3 Concepto de ingeniería.
I.4 Areas de la ingeniería.
I.5 Método de estudio en la física.
I.6 Método de resolución de problemas en la ingeniería.
I.7 Interacción entre la física y la ingeniería.
II. CONCEPTOS BASICOS DE METROLOGIA.
OBJETIVO:
El alumno comprenderá la importancia de la medición en el estudio de
la física y aplicará algunos de los procedimientos de obtención y
manejo de datos experimentales.
CONTENIDO:
II.1 La importancia de la medición en la física.
II.2 Conceptos de dimensiones y unidades.
II.3 Definiciones de unidad fundamental y unidad derivada.
II.4 Dimensiones de los sistemas de unidades absolutos y gravitacionales.
Distinción esencial entre estos tipos de sistemas.
II.5 Dimensiones, unidades fundamentales y suplementarias del Sistema
Internacional. Principio de homogeneidad dimensional.
II.6 Mediciones directa e indirecta.
II.7 Conceptos de error, error sistemático y error aleatorio.
II.8 Sensibilidad de un instrumento de medición. Obtención experimental
de la precisión y de la exactitud de un instrumento de medición.
Proceso de calibración.
II.9 Manejo de datos experimentales: incertidumbre de una medición,
análisis estadístico elemental de datos experimentales, ajuste
gráfico de curvas y el método de pares de puntos.
III. DINAMICA.
OBJETIVO:
El alumno determinará experimentalmente la aceleración de la gravedad
local y analizará dinámicamente el movimiento uniformemente acelerado
de un cuerpo.
CONTENIDO:
III.1 Campo de estudio de la dinámica. Conceptos de posición,
desplazamiento, velocidad media, velocidad instantánea,
aceleración media y aceleración instantánea, masa, fuerza,
peso, trabajo, energía potencial gravitacional y energía
cinética. Planeación del experimento.
III.2 Registro y tabulación de las variables desplazamiento "s" y
tiempo "t"; cambio de variable z = t2.
III.3 Modelo matemático que describe la relación entre el desplazamiento
y el cuadrado del tiempo. Significado físico de la pendiente.
Modelos matemáticos y gráficos que relacionan la velocidad y la
aceleración con el tiempo.
III.4 Prueba del modelo y su aplicación en la solución de problemas de
dinámica.
IV. FLUIDOS.
OBJETIVO:
El alumno determinará experimentalmente algunas propiedades de fluidos;
obtendrá y comprobará la validez de la ecuación del gradiente de presión
CONTENIDO:
IV.1 Campo de estudio de la mecánica de los fluidos. Cuerpo sólido y
fluido ideal.
Densidad, densidad relativa, volumen específico y peso específico.
Medios homogéneos e isótropos. Presión. Planeación del experimento.
IV.2 Registro y tabulación de las variables profundidad "y" y presión "P".
Gráfica de las variables "P" y "y".
IV.3 Ecuación de una línea recta que represente los valores experimentales
Significado físico de la pendiente de la recta obtenida.
IV.4 Ecuación del gradiente de presión. Uso del modelo en la determina-
ción experimental de la presión atmosférica. Relación entre presión
absoluta, relativa y atmosférica.
Aplicación del modelo en la solución de problemas de hidrostática.
V. TERMODINAMICA.
OBJETIVO:
El alumno determinará experimentalmente la capacidad térmica
específica de algunas sustancias, mediante la aplicación de la primera
ley de la termodinámica para sistemas cerrados.
CONTENIDO:
V.1 Campo de estudio de la termodinámica. Conceptos de temperatura,
equilibrio térmico, energía en forma de calor, energía interna
y capacidad térmica específica. Planeación del experimento.
V.2 Registro y tabulación de las variables: calor "Q" y temperatura "T".
Modelo gráfico de la relación entre "Q" y "T".
V.3 Ecuación de una línea recta que represente los valores experimentales
Significado físico de la pendiente de la recta obtenida.
V.4 Prueba del modelo y su aplicación en la determinación de la
capacidad térmica específica de una sustancia y en la solución
de problemas de calorimetría.
VI. ELECTROMAGNETISMO.
OBJETIVO:
El alumno obtendrá experimentalmente el modelo matemático que
relaciona la fuerza de origen magnético que experimenta una corriente
eléctrica en un conductor que se encuentre en un campo magnético.
CONTENIDO:
VI.1 Campo de estudio del electromagnetismo. Conceptos de carga
eléctrica y sus tipos, corriente eléctrica y campo magnético.
Planeación del experimento.
VI.2 Registro y tabulación de las variables: fuerza de origen
magnético "F" y corriente eléctrica "i".
VI.3 Ecuación de una línea recta que represente los valores
experimentales. Significado físico de la pendiente de la
recta obtenida. Gráfica de la relación entre "F" y el
ángulo entre conductor y campo magnético.
VI.4 Prueba del modelo y su aplicación en la solución de problemas
de electromagnetismo.
VII. ONDAS.
OBJETIVO:
El alumno describirá y analizará el fenómeno ondulatorio
estudiando experimentalmente algunas de sus variables físicas
relevantes, para establecer su modelo matemático.
CONTENIDO:
VII.1 Conceptos de onda y onda viajera. Ondas longitudinales y
transversales. Ondas viajeras unidimensionales armónicas.
Amplitud y longitud de onda, número de onda y frecuencia
angular. La función de onda para una onda armónica, frecuencia
y velocidad. Planeación del experimento.
VII.2 Registro y tabulación de las variables: longitud de onda l y
frecuencia f, cambio de variable t = .
VII.3 Ecuación de una línea recta que represente los valores
experimentales. Significado físico de la pendiente de la
recta obtenida.
VII.4 Prueba del modelo y su aplicación en la solución de problemas
de movimiento ondulatorio.
VIII. OPTICA GEOMETRICA.
OBJETIVO:
El alumno obtendrá experimentalmente la ley de la reflexión y
la ley de la refracción o Ley de Snell.
CONTENIDO:
VIII.1 Campo de estudio de la óptica: óptica geométrica y óptica física.
Ondas electromagnéticas. Espectro visible. Frente de onda y rayo
de luz. Reflexión y refracción.
Indice de refracción. Planeación del experimento.
VIII.2 Registro y tabulación de las variables: ángulo de incidencia qi
y ángulo de reflexión qr y tabulación de las variables sen qi y
sen qt donde qt es el ángulo de transmisión.
VIII.3 Modelo matemático de la relación entre el ángulo de incidencia y
el ángulo de reflexión, y el modelo que relaciona el sen qi con
el sen qt.
VIII.4 Prueba del modelo y su aplicación en la determinación del índice
de refracción en otro dieléctrico transparente y en problemas
relativos a refracción.
IX. SISTEMAS DE UNIDADES.
OBJETIVO:
El alumno analizará las dimensiones, las unidades fundamentales y
las unidades derivadas, de las cantidades físicas que se presentan con
mayor frecuencia en la ingeniería, en los sistemas de unidades más usuales
en esta disciplina.
CONTENIDO:
IX.1 Estructura del Sistema Internacional de unidades. Unidades
derivadas involucradas en los fenómenos estudiados. Prefijos
utilizados en las unidades.
IX.2 Sistemas MKS: gravitacional y absoluto. Unidades fundamentales y
derivadas de las cantidades físicas involucradas en los fenómenos
estudiados. Sistemas FPS: gravitacional y absoluto. Unidades
fundamentales y derivadas de las cantidades físicas involucradas
en los fenómenos estudiados.
IX.3 Ecuaciones dimensionales. Teorema P de Buckingham. Conversión de
unidades y de fórmulas
TÉCNICAS DE ENSEÑANZA: ELEMENTOS DE EVALUACIÓN:
Exposición oral (X) Exámenes parciales (X)
Exposición audiovisual (X) Exámenes finales (X)
Ejercicios dentro de clase (X) Trabajos y tareas fuera del aula (X)
Ejercicios fuera del aula (X) Participación en clase (X)
Seminarios ( ) Asistencia a prácticas ( )
Lecturas obligatorias (X) Otros:
Participación en prácticas ( )
Trabajos de investigación (X)
Prácticas de taller o laboratorio. (X)
Prácticas de campo ( )
BIBLIOGRAFIA :
Texto Temas de la asignatura para los que se recomienda:
LIBROS DE TEXTO
SEARS, F.W.,ZEMANSKY, M. W. y YOUNG, H. D. III, IV, V, VI, VII, VIII y IX
“Física Universitaria”
Addison-Wesley Iberoamericana, 6a. edición
México, 1988
GUTIERREZ A., Carlos II y IX
“Introducción a la Metodología Experimental”
Limusa
México, 1986
LIBROS DE CONSULTA
HOLMAN, Jack P. II
“Métodos experimentales para ingenieros”
McGraw Hill, 2a. edición
México, 1986
WILSON, Jerry D. III, IV, V, VI, VII y VIII
“Física con aplicaciones”
McGraw Hill, 2a. edición
México, 1990