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CONTENIDO PROGRAMÁTICO Fecha Emisión:

2011/09/15 AC-DO-CF-8

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NOMBRE DEL CONTENIDO PROGRAMÁTICO

Física Óptica Acústica y Laboratorio CÓDIGO 100204 PROGRAMA Ingeniería Civil, Ingeniería Industrial, Ingeniería

Mecatrónica, Ingeniería Multimedia, Ingeniería Telecomunicaiones.

ÁREA DE FORMACIÓN Ciencias Básicas. Sub área: Ciencias Naturales. SEMESTRE 3 PRERREQUISITOS COORDINADOR DE ÁREA Manuel Darío Vicnchira Morato DOCENTE (S) Jairo Bautista Mesa, Manuel Vinchira. CRÉDITOS ACADÉMICOS 4 HORAS DE ACOMPAÑAMIENTO DIRECTO 3 HORAS DE TRABAJO MEDIADO O DIRIGIDO

2

HORAS DE TRABAJO INDEPENDIENTE 7 ENFOQUE GLOBAL DE LA ASIGNATURA Movimiento oscilatorio, Movimiento ondulatorio, Tópicos de Física Atómica, Óptica Geométrica, Óptica Física, Acústica. JUSTIFICACIÓN En la Ingeniería actual, las aplicaciones tecnológicas prácticas derivadas de los fenómenos ópticos son de gran importancia. Por esto es fundamental que el estudiante en su formación básica estudie los conceptos, principios y leyes que rigen las ondas electromagnéticas, con el ánimo de comprender su utilidad en la vida práctica cotidiana y estar en la capacidad de explicar y utilizar los avances científicos y tecnológicos que en estos campos se están presentando. OBJETIVO GENERAL De la labor del docente: Orientar al estudiante durante su construcción de los conceptos físicos básicos de la Óptica y las ondas electromagnéticas. Motivar al estudiante para que asimile la física como perspectiva de reflexión con base en el razonamiento inductivo que permite la creación de principios, leyes, teorías y modelos de explicación de fenómenos naturales y aplicaciones tecnológicas. Mostrar desde la base del razonamiento lógico deductivo, como a partir de las leyes de la física, puede diseñar e implementar procesos para la solución de problemas científico - tecnológicos de la Ingeniería. Proporcionar las herramientas tecnológicas necesarias para que desde la práctica experimental incremente el valor agregado a sus conocimientos.

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Del Estudiante: Conocer como a partir de la lógica inductiva se construye el conocimiento teórico en física y como a partir de las teorías y aplicando la lógica deductiva se solucionan situaciones problémicas, resaltando la relación existente entre la teoría y el experimento.

Identificar e interpretar las leyes de la Óptica y la Acústica que describen y explican el comportamiento de las ondas mecánicas y electromagnéticas, desarrollando habilidad y destreza en la aplicación de estas leyes como inicio a su formación científica - básica que le permita sistematizar el trabajo en la solución de problemas tecnológicos. Generar criterios, a través del conocimiento físico de la materia y energía, que le permitan valorar y utilizar de manera científica y tecnológica los recursos naturales para un desarrollo sostenible de la nación. COMPETENCIA GLOBAL Al terminar el curso el estudiante desarrollará competencias globales: Capacidad de aprender, desarrollando los procesos de análisis, síntesis y razonamiento crítico. COMPETENCIAS ESPECÍFICAS Específicas. Estas son las correspondientes al área e incluyen los conocimientos y destrezas que deben manejar los estudiantes. Cognitivas: El estudiante debe poseer un nivel adecuado de conocimientos sobre:

Los fenómenos y leyes físicas fundamentales de la Óptica y Acústica. Los conceptos y técnicas matemáticas aplicadas en la física de la Óptica y Acústica. La metodología científica. Las interrelaciones de la física con las demás ciencias naturales y la ingeniería.

Comunicativas: El estudiante estará en capacidad de: Producir informes, ensayos o resúmenes sobre tópicos relacionados con la disciplina.

Investigativas: El estudiante estará en capacidad de: Explicar en forma verbal o escrita el significado físico de conceptos, leyes y principios de la Óptica y al Acústica.

Interpretar información y literatura científica. ESQUEMA GENERAL DE LOS CONTENIDOS CONTENIDOS

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MOVIMIENTO OSCILATORIO. Oscilador armónico simple. Movimiento armónico simple. Energía de un OAS. Oscilaciones amortiguadas. Oscilaciones forzadas. Resonancia. Trabajo Asistido Laboratorio: Péndulo simple. Oscilador armónico simple. MOVIMIENTO ONDULATORIO. Onda. Clasificación de las ondas. Propiedades de las ondas. Ecuación de onda. Ecuación de onda viajera. Ondas mecánicas. Ondas electromagnéticas. Espectro electromagnético. Modelos de la luz. Velocidad de la luz. Índice de refracción. Reflexión y refracción. Reflexión total interna. Principio de Huygens. Dispersión. Absorción. Color. Energía. Potencia. Intensidad. Nivel de intensidad. Efecto Doppler. Trabajo Asistido Laboratorio: Fenomenología del Movimiento Ondulatorio. Modelos de la Luz. TÓPICOS ESTRUCTURA ATÓMICA. Postulados de Bohr. Modelo atómico de Bohr. Espectros atómicos. Trabajo Asistido Laboratorio: Espectroscopìa. Espectros átomo de Hidrógeno. Modelo de Bohr átomo de Hidrógeno. ÓPTICA GEOMÉTRICA. Reflexión en superficie esférica., foco y distancia focal. Método gráfico rayo paralelo. Refracción en superficie esférica, foco y distancia focal. Lente gruesa. Lente delgada. Lente convergente y divergente. Formación de imagen. Método rayo paralelo. Sistemas de lentes. Elementos ópticos: lupa, ojo, telescopio, microscopio óptico y electrónico. Trabajo Asistido Laboratorio: Reflexión en una Superficie Plana, Reflexión en una superficie Esférica, Foco y Distancia Focal, Método Gráfico rayos paralelos, Refracción en una Superficie Plana, Prismas. Refracción en una Superficie Esférica, Lente gruesa, Lente delgada, La lupa, Lentes convergentes y divergentes, Formación de imágenes. Sistemas de lentes, Aberraciones de las Lentes. El ojo - Defectos de la visión, La cámara fotográfica, El Proyector, El microscopio compuesto, Telescopios. ÓPTICA FÍSICA. Superposición de ondas de la misma frecuencia: método algebraico y vectorial. Ondas estacionarias: Sistema fijo fijo, sistema fijo abierto. Superposición de ondas de diferente frecuencia: Pulsos y paquetes de ondas, velocidades de fase y de grupo. Experimento de Young. Patrones de interferencia. Difracción de Fraunhoffer y de Fresnell. Principio de Babinet. Difracción por abertura circular. Criterio de Rayleigh. Rejilla de Difracción. Resolución de instrumentos. Polarización. Luz incoherente. Luz coherente. Laser. Holografía. Fotometría. Colorimetría. Trabajo Asistido Laboratorio Superposición de ondas de la misma frecuencia. Ondas estacionarias. Interferencia, Experimento de Young. Difracción de Fraunhoffer y de Fresnell, Difracción por abertura circular, criterio de Rayleigh. Polarización. Làser. Holografía. ACÚSTICA. Ondas sonoras. Ondas subsónicas, ultrasónicas. Aplicaciones ultrasonidos. Trabajo Asistido Laboratorio: El sonido.

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SISTEMA DE EVALUACIÓN

Corte 1 (30%) Corte 2 (30%) Corte 3 (40%)

Cantidad Valor % Cantidad Valor % Cantidad Valor %

Trabajo asistido: Quices, talleres 3 30 3 30 3 20

Docencia directa Parcial 1 40 1 40 1 50

trabajo individual Laboratorios 5 30 5 30 5 30

100 100 100 La calificación obtenida en cada corte, en el Laboratorio de Física Óptica y Acústica que el estudiante inscribió y cursa simultáneamente con la teoría, corresponde al 30% de cada corte en la asignatura teórica Física Óptica y Acústica. El docente del laboratorio de Física Óptica y Acústica, consigna las notas en la carpeta que para tal fin hay en el laboratorio. El docente de la asignatura teórica, hará el cómputo correspondiente. La evaluación del laboratorio es correspondiente con la siguiente tabla:

Corte 1 (30%) Corte 2 (30%) Corte 3 (40%)

Cantidad Valor % Cantidad Valor % Cantidad Valor %

docencia directa, cuices. 5 30 5 30 5 20

trabajo asistido sustentación 1 40 1 40 1 50

trabajo individual Informes

laboratorios 5 30 5 30 5 30 100 100 100

BIBLIOGRAFÍA SEARS. ZEMANSKY. Física. Vol 1 y 2. 9a Ed. Pearson Educación. México. 1999. SEARS - ZEMANSKY - YOUNG FREEDMAN. Física Universitaria. Vol 2. Undécima Edición. Editorial Addison Wesley longman. México 2004. Referencia biblioteca UMNG: 530/S31f SERWAY y JEWETT. Física Para ciencias e ingenierías Vol 2. México. Editorial Thomson. 2005 sexta edición. Referencia biblioteca UMNG: 530/S37. GUIAS DE LABORATORIO: UMNG.cursos. www.optica.unicann.es www.acting.cl www.optica.com

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www.ingenieria-acustica.net www.legingenieros.com www.acustell.com MATERIAL COMPLEMENTARIO DE APRENDIZAJE PARA ESTUDIANTES Recursos didácticos. Laboratorio con Equipamiento de Equipos para la realización de prácticas de Óptica y Acústica. Material Multimedia: Hardware: Laboratorio de Física con Equipamiento de Equipos de Computo e Interfaces para la adquisición y tratamiento de datos experimentales. Software: de las Interfaces compatible con Microsoft Office. Enlaces en la red: Página del curso (Anterior Aula Virtual).

Control de Cambios

Razones del Cambio

Cambio a la Revisión #

Fecha de emisión Acta Comité Departamento

Unificación de criterios de evaluación en el

laboratorio.

1

11/12/2012 7-2012 Dic 5/12

Cambio en los porcentajes de

evaluación para el primero y segundo

corte

2

16/01/2014

1-2014 Ene 16/ 14

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DEPARTAMENTO DE FISICA

PARCELADOR 2014–1 FISICA OPTICA Y ACUSTICA - INGENIERIAS

Semana Fecha

TIPO DE CLASE TEMA O ACTIVIDAD ACADÉMICA A DESARROLAR EN LA CLASE

PRESENCIAL

ACTIVIDADES ACADÉMICAS INDEPENDIENTES QUE DEBE

DESARROLLAR EL ESTUDIANTE

1 20 – 25 Enero

TEORICA Oscilador armónico simple. Movimiento armónico simple. Energía de un OAS.

Sistema masa-resorte. Proyección de un MCU sobre un eje.

LABORATORIO Inducción al trabajo de laboratorio.

2 27 Ene. – 01 Febrero

TEORICA

Oscilaciones amortiguadas. Oscilaciones forzadas. Resonancia.

Osciladores forzados.

LABORATORIO Péndulo simple. Oscilador armónico simple.

Péndulo simple.

3

03 – 08 Febrero

TEORICA

Onda. Ecuación de onda. Ecuación de onda viajera.

Clasificación de las ondas. Propiedades de las ondas.

LABORATORIO Fenomenologìa del Movimiento Ondulatorio. Cubeta de ondas.

Propiedades de las ondas.

4

10 – 15 Febrero

TEORICA

Ondas mecánicas. Ondas electromagnéticas. Modelos de la luz.

Clasificación de las ondas mecánicas. Espectro electromagnético.

LABORATORIO Modelos de la Luz: modelo ondulatorio. Velocidad de la luz.

Índice de refracción.

5

17 – 22 Febrero

TEORICA

Reflexión y refracción. Reflexión total interna.

Fibra òptica.

LABORATORIO Espectroscopìa. Espectros átomo de Hidrógeno. Primer Parcial.

Espectros atómicos y moleculares.

6

24 – 29 Febrero

TEORICA

Dispersión. Absorción.

Principio de Huygens.

LABORATORIO Reflexión en una Superficie Plana. Reflexión en una superficie Esférica.

Foco y distancia focal.

7

03 – 08 Marzo

TEORICA

Retroalimentación Primer Parcial. Color. Energía. Potencia. Intensidad. Efecto Doppler.

Nivel de Intensidad.

LABORATORIO Método gráfico rayo paralelo. Refracción en superficie esférica, foco y distancia focal. Lente gruesa.

Foco y Distancia Focal, Método Gráfico rayos paralelos.

8 10 – 15 Marzo

TEORICA

Lente delgada. Lente convergente y divergente. Formación de imagen. Método rayo paralelo.

Sistemas de lentes.

LABORATORIO Refracción en una Superficie Plana. Refracción en una Superficie Esférica,

Prismas

9

17 – 22 Marzo

TEORICA

Elementos ópticos: lupa, ojo, telescopio. microscopio óptico y electrónico.

LABORATORIO Lente gruesa, Lente delgada, La lupa, Lentes convergentes y divergentes,

Formación de imágenes.

10

24 – 29 Marzo

TEORICA

Superposición de ondas de la misma frecuencia. Método algebraico.

Superposición de ondas de la misma frecuencia. Método vectorial.

LABORATORIO Sistemas de lentes, Aberraciones de las Lentes.

El ojo - Defectos de la visión, La cámara fotográfica, El Proyector, El microscopio compuesto, Telescopios.

Retroalimentación Segundo Parcial. Ondas estacionarias: sistema fijo abierto.

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11 31 Mar.- 05 Abril

TEORICA Ondas estacionarias: Sistema fijo fijo.

LABORATORIO Ondas estacionarias. Cuerdas vibrantes. Segundo Parcial.

Resonancia.

12 07 – 12 Abril

TEORICA

Superposición de ondas de diferente frecuencia: Experimento de Young.

Pulsos y paquetes de ondas, velocidades de fase y de grupo.

LABORATORIO Interferencia, Experimento de Young. Máximos y mínimos.

14 – 19 Abril

SEMANA SANTA

13 21 – 26 Abril

TEORICA

Patrones de interferencia. Difracción de Fraunhoffer y de Fresnell.

Principio de Babinet.

LABORATORIO Difracción por abertura circular. Criterio de Rayleigh.

14 28 Abr. – 03 Mayo

TEORICA

Rejilla de Difracción. Resolución de instrumentos. Polarización. Laser.

Luz incoherente. Luz coherente.

LABORATORIO Rejilla de Difracción. Holografía.

15 05 – 10 Mayo

TEORICA

Ondas sonoras. Fotometría. Colorimetría.

LABORATORIO Làser. Polarización. Polaroides. Imàgenes 3D.

16 12 – 17 Mayo

TEORICA

Ondas subsónicas, ultrasónicas. Aplicaciones ultrasonidos.

LABORATORIO El sonido.

17-18

19 – 24 Mayo 26 – 31 Mayo

EXAMEN FINAL

Evaluación 1º y 2º corte

Quices y talleres 20% Laboratorio y sustentación 30%

Parcial 50%

3er corte Cuices y talleres 20%

Laboratorio y sustentación 30% Examen 50%

Bibliografía

SEARS. ZEMANSKY. Física. Vol 1 y 2. 12a Ed. Pearson

Educación. México. 1999. Mc KELVEY, John P., Física para ciencias e Ingeniería, 2ª

edición, Addison Wesley Iberoamericana, U.S.A., 1998. HECHT EUGENE. , Optica. Editorial Addison Wesley.,

Madrid, 3ª edición, 1998. HECHT, E. y ZAJAC, A.: Óptica. Editorial Addison Wesley

Iberoamericana, S.A. España, 1977. SERWAY, Raymond A., Física, Vol I y II, 8ª edición,

Cengage Learning, México, 2010. Departamento de Física. Tel: 6 500 000 ext 1523 física@unimilitar.edu.co

www.umng.edu.co