Curs 2014-15
Ones i Electromagnetisme
| Titulació: | Codi: | Tipus: |
| Grau en Enginyeria Informàtica | 21405 | Bàsica 1r curs |
| Grau en Enginyeria Telemàtica | 21296 | Bàsica 1r curs |
| Grau en Enginyeria en Sistemes Audiovisuals | 21594 | Bàsica 1r curs |
| Crèdits ECTS: | 8 | Dedicació: | 200 hores | Trimestre: | 2n i 3r |
| Departament: | Dept. de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions |
| Coordinador: | Rafa Pous |
| Professorat: | Professors teoria:
Professors seminaris:
Professors pràctiques:
(Pendent T3) |
| Idioma: | Català i castellà. El professor de pràctiques Murat Demirtas parlarà en anglès, però els alumnes podran parlar i contestar en català i/o castellà. |
| Horari: | |
| Campus: | Campus de la Comunicació - Poblenou |
Aquest pla docent correspon a l’assignatura Ones i Electromagnetisme, que és una assignatura introductòria comuna per als estudis dels tres graus TIC impartits en l’Escola Superior Politècnica de la Universitat Pompeu Fabra: Grau en Enginyeria en Informàtica, Grau en Enginyeria Telemàtica i Grau en Enginyeria en Sistemes Audiovisuals.
L’assignatura s’organitza en dos trimestres en què es treballaran els següent continguts:
o Oscil·lacions i Ones
o Electromagnetisme
Amb aquesta assignatura es persegueixen diverses fites:
- Comprendre els conceptes i lleis bàsiques que governen el comportament dels fenòmens ondulatoris i l’electromagnetisme
- Ser capaç d’aplicar-los de forma raonada en la resolució de problemes en l'àmbit de l'enginyeria.
- Potenciar el treball analític mitjançant el plantejament matemàtic de problemes i la seva solució.
- Facilitar una sèrie de coneixements teòrics essencials en l’estudi de fenòmens i tècniques que esdevenen bàsics per al correcte desenvolupament d’assignatures posteriors dels grau.
Aquesta assignatura pressuposa una base de matemàtiques i física corresponent al nivell de batxiller o de formació professional. Es detallen alguns d'aquests aspectes a continuació.
En qualsevol cas, és recomanable que els estudiants hagin cursat el curs (o tinguin el nivell del curs) d’introducció a les matemàtiques que l’ESUP oferta el mes de setembre.
MATEMÀTIQUES
• Càlcul de derivades i integrals.
• Càlcul de màxims i mínims de funcions.
• Àlgebra bàsica de vectors i matrius.
• Nocions bàsiques de geometria en 2D i 3D.
• Trigonometria.
• Resolució d'equacions i sistemes d'equacions lineals.
• Operacions amb potències i logaritmes.
FÍSICA
• Sistema internacional d'unitats i coneixement de les dimensions de les magnituds físiques.
• Notació científica.
• Cinemàtica: moviments rectilinis uniformes, moviments uniformement accelerats (rectilinis o parabòlics), moviments circulars (amb velocitat o acceleració angulars constants).
• Mecànica: lleis de Newton del moviment, conceptes de treball realitzat per una força, energia potencial i energia d'un sistema físic.
• Equacions de moviment
| Competències generals | Competències específiques |
|---|---|
|
Instrumentals 1. Capacitat d’interrelacionar idees. 2. Capacitat d’expressar el propi raonament. 3. Capacitat d’organitzar i planificar . 4. Resolució de problemes Sistèmiques 5. Capacitat per aplicar els coneixements a la pràctica. |
A. Conèixer les lleis bàsiques que governen els processos oscil·latoris i ondulatoris B. Conèixer les lleis bàsiques que governen els processos de l’electrostàtica i la magnetostàtica. C. Conèixer els distints elements que poden integrar un circuit elèctric. D. Conèixer les lleis bàsiques que governen el comportament dels circuits de corrent continu i altern, i la seva relació amb les lleis de l’electromagnetisme. E. Conèixer les lleis bàsiques que governen la propagació d’ones electromagnètiques planes. F. Capacitat per resoldre problemes, reconeixent i identificant els fenòmens i conceptes involucrats en el seu plantejament. G. Comprendre la geometria dels problemes i aprofitar les simetries per tal de simplificar la seva resolució. H. Entendre el paral·lelisme i la interrelació entre els diferents fenòmens estudiats. I. Ser capaços de traslladar a aplicacions reals els conceptes teòric apresos en els distints mòduls. J. Comprendre el paper de les equacions de moviment en la física. K. Conèixer la teoria d’errors i la seva aplicació en els estudis experimentals. |
Per assolir un adequat nivell de les competències específiques F, G i H recollides al bloc anterior es plantegen els següents objectius d’aprenentatge:
| Competència específica | Objectius d’aprenentatge |
|---|---|
|
Capacitat per resoldre problemes, reconeixent i identificant els fenòmens i conceptes involucrats en el seu plantejament |
Saber descriure el comportament qualitatiu dels sistemes físics . És a dir, entendre els conceptes i comportaments bàsics que ens ajuden a analitzar els sistemes i utilitzar-los per predir el seu comportament. Saber descriure el comportament quantitatiu dels sistemes físics.Entendre i ser capaç d’utilitzar les eines matemàtiques per a descriure fenòmens físics. Entendre el significat de les equacions i el seu domini de validesa. Saber què significa cada terme d’una equació, quin tipus de fenomen descriu i sota quines circumstàncies és vàlida. Ser conscient dels límit s d’aplicabilitat que tenen les equacions que modelen els fenòmens físics. Identificació de variables rellevants en la resolució de problemes. Identificar quines variables d’un determinat problema són conegudes i quines no, i discriminar entre les dades q ue són importants i aquelles que no ho són. Saber adaptar-se a noves situacions a partir de situacions conegudes. Saber abstraure conceptes de caire teòric per resoldre problemes similars però no necessàriament iguals als realitzats a classe. Generalitzar idees i posar en context els coneixements adquirits. Entendre la necessitat de realitzar aproximacions i/o simplificacions per tal de resoldre problemes. Ser metòdic en la resolució de problemes de forma que s’inclogui: plantejament i càlculs, unitats de mesura i procediment degudament explicat. |
| Comprendre la geometria dels problemes i aprofitar-la per tal de simplificar la seva resolució. |
Capacitat de visualitzar distribucions 2D i 3D i analitzar les simetries geomètriques. Escollir de forma apropiada els sistemes de referència per tal d’aprofitar millor simetries útils per a la resolució de problemes. |
| Entendre el paral·lelisme i la interrelació entre els diferents fenòmens estudiats | Entendre i explotar l’analogia formal de les lleis físiques. Entendre que els fenòmens físics que ocorren entre vàries àrees poden tenir elements bàsics comuns i que això es pot aplicar a qualsevol branca de les ciències. |
L'assignatura d'Ones i Electromagnetisme s'avalua considerant, per a cada un dels trimestres que la formen, aquestes dues partes:
Part teòrico-pràctica (TP)
Part experimental (Exp)
La nota final (NF) de cada trimestre es calcula considerant les notes de les parts teòrico-pràctica i la part experimental de la següent forma:
|
TRIM1: Oscil·lacions i Ones NFT1 = 0.8 · TPT1 + 0.2 · ExpT1 TRIM2: Electromagnetisme NFT2 = 0.8 · TPT2 + 0.2 · ExpT2 |
Si els dos trimestres tenen una nota igual o superior a 4, la nota final de l'assignatura és la mitjana de les notes de cada bloc.
Les activitats avaluables de cada trimestre són les següents:
Part Teòrico-Pràctica
Control Parcial (CtrlP): Control parcial a meitat de cada trimestre. Consta de preguntes teòrico-pràctiques en format test i un exercici curt. És una activitat no recuperable.
Control Final (CtrlF): Control final del trimestre que es realitzarà durant l'època d'exàmens de març (2on trimestre) o juny (3er trimestre). Contindrà preguntes teòrico-pràctiques en format tipus test i exercicis numèrics sobre tots els continguts del trimestre. És una activitat recuperable.
Part Experimental
Pràctiques laboratori (PLab): Sessions de laboratori en què els alumnes posaran en pràctica els conceptes treballats en les sessions de teoria i seminaris. En cada sessió es comunicarà al alumnes el mecanisme d'avaluació, que podrà consistir en un test, el lliurament d'un informe o treball, o algun altre mecanisme d'avaluació. Aquestes activitats rebran la qualificació PLab.
Problemes pràctics (PPrac): Els seus continguts estan relacionats amb les pràctiques de laboratori. En cada sessió es comunicarà al alumnes el mecanisme d'avaluació, que podrà consistir en un test, el lliurament d'un informe o treball, o algun altre mecanisme. Aquestes activitats rebran la qualificació PPrac.
Per cada trimestre, la nota de cada part s'obté de la següent forma:
|
Part Teòrico-Pràctica: La nota de la part teòrico-pràctica que resulta del seguiment de l'avaluació contínua és: TP= 0.75 · CtrlF + 0.25 · CtrlP En aquells casos en què TP < 5 però la nota del control final (CtrlF) sigui igual o superior a 5, es considerarà superada la part teòrico-pràctica amb una nota de 5. Considereu que aquesta nota queda fixada a 5 i només és possible obtenir una nota superior mitjançant el seguiment de les activitats d’avaluació contínua d’aquesta part. Part Experimental La qualificació de la part experimental (Exp) per cada trimestre s'obté de la següent forma: Exp = 0.65 · PLab + 0.35 · PPract Condicions per aprovar cada trimestre
|
Convocatòria Juny
Per tal de superar l’assignatura, s'ha de treure una nota igual o superior a 4 en els dos trimestres. És a dir, NFT1≥ 4 i NFT2≥ 4.
|
NFOiE = (NFT1 + NFT2)/2 |
Si no s'ha tret una nota igual o superior a 4 en algun dels dos trimestres s’agafarà la nota més baixa, quedant el càlcul així:
|
NFOiE = mínim(NFT1,NFT2) |
Convocatòria Juliol
Igual que en la convocatòria de juny, s'han d'aprovar els dos trimestres independentment. Es pot recuperar la part teòrico-pràctica de cada trimestre mitjançant una prova escrita (CtrlJ). La nota de la part experimental per cada trimestre es guarda fins la convocatòria de Juliol de la mateixa forma que les notes del control parcial i de les activitats de seminari.
Per cada trimestre, la nota de la part teòrico-pràctica s’obté de la mateixa forma que en la convocatòria de Juny però considerant ara la nota obtinguda en el control de juliol, és a dir, així:
TP= 0.75 · CtrlJ + 0.25 · CtrlP
En aquells casos en què TP < 5 però la nota del control de juliol (CtrlJ) sigui igual o superior a 5, es considerarà superada la part teòrico-pràctica d’aquest trimestre amb una nota de 5.
Per tal de superar l’assignatura, s'ha de treure una nota igual o superior a 4 en els dos trimestres. És a dir, NFT1≥ 4 i NFT2≥ 4.
|
NFOiE = (NFT1 + NFT2)/2 |
Si no s'ha tret una nota igual o superior a 4 en algun dels dos trimestres s’agafarà la nota més baixa, quedant el càlcul així:
|
NFOiE = mínim(NFT1,NFT2) |
|
SEGON TRIMESTRE: Oscil.lacions i ones |
Moviment harmònic simple Oscil·lador harmònic esmorteït Oscil·lacions forçades Polsos d’ona i equació d’ones Ones harmòniques Energia, potència i intensitat Principi de superposició Interferències Ones estacionàries Efecte Doppler Ones electromagnètiques |
|
TERCER TRIMESTRE: Electromagnetisme |
Camp elèctric, potencial electrostàtic i energia potencial electrostàtica en distribucions discretes Densitat de càrrega. Camp elèctric i potencial electrostàtic en distribucions contínues Llei de Gauss Condensadors: el concepte de capacitat Corrent elèctric. Lleis de Kirchhoff Circuits RC Camp magnètic. Llei de Biot - Savart i Llei d’Ampère Llei d’inducció de Faraday Llei de Lenz Circuits RL Circuits corrent altern: circuits RLC Lleis de Maxwell: Ones electromagnètiques |
La metodologia de l’assignatura està dissenyada per a potenciar la capacitat analítica i motivar la interrelació dels conceptes treballats. També es posarà èmfasi en treballar l’expressió i comunicació del propi raonament, combinant sessions magistrals d'explicació del professorat amb el treball individual i en grup realitzat pels alumnes en sessions de grup mitjà o petit. En particular, el treball dins i fora de l'aula s'ha organitzat de la forma següent:
• Sessions magistrals: En les classes de teoria es presentaran els conceptes fonamentals de l’assignatura. Serà necessari que llegiu detalladament els apunts de teoria abans d’entrar a classe. En l’Aula Global de l’assignatura es publica un document amb la programació d’activitats on trobareu una planificació setmanal dels continguts que es treballaran a cada sessió. S'espera dels alumnes que participin formulant preguntes i comentaris.
• Sessions de seminari: Són sessions en grup petit (uns 25 alumnes) que estan destinats a la discussió de qüestions i problemes prèviament treballats pels alumnes. Les activitats plantejades en els seminaris són de caràcter divers de manera que permetin practicar, revisar i discutir activament les qüestions treballades a les classes magistrals. El professor actuarà com a moderador i resoldrà els dubtes que hagin sorgit. En els seminaris, discutirem i resoldrem només alguns dels problemes de la col·lecció. La resta romandran com activitats d’aprofundiment dels conceptes que cal que treballeu autònomament.
• Sessions de pràctiques (PR) : Són sessions en grup mitjà (uns 40 alumnes) que els alumnes realitzen al laboratori i a l'aula supervisats pel professor i serveixen per a reforçar els coneixements adquirits a les sessions magistrals en aplicacions pràctiques concretes en l’àmbit de l’enginyeria.
La planificació de totes les sessions es detalla en el pla d’activitats que es publica en la plataforma Aula Global - Moodle. A més d’aquest pla d’activitats, trobareu a l’espai de l’assignatura material que inclou: apunts de teoria i col·leccions de qüestions/problemes. També es facilitaran adreces de pàgines web d’interès per a l’assignatura. A la taula següent trobareu la distribució d’hores de dedicació segons el tipus de sessió (teoria, pràctiques o seminari). Heu de tenir en compte que Ones i Electromagnetisme és una assignatura que té 8 crèdits ECTS que correspon a 200 hores de treball de l’estudiant, de les quals 72 són presencials. Aquestes 72 hores estan dividides de la següent manera: teoria (36 hores), seminaris (20 hores) i pràctiques (16 hores).
| Hores a l'aula | Hores fora de l'aula | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| TRIMESTRE | Teoría | Seminaris | Pràctiques | ||
|
2on trimestre |
18 |
10 |
8 |
64 |
|
|
3er trimestre |
18 |
10 |
8 |
64 |
|
|
Total: |
36 |
20 |
16 |
128 |
Total: 200 |
Bibliografia bàsica (suport paper i electrònic)
• TIPLER, P. A., Física , vol. I i II, Editorial Reverté (M1 i M2)
Bibliografia complementària (suport paper i electrònic)
• BURBANO DE ERCILLA , S., BURBANO GARCÍA , E . , GARCÍA MUÑOZ, C., Problemas de Física , Mira, 1994
• FEYNMAN, R. Lectures on Physics.
• SEARS, ZEMANSKY, YOUNG, FREEDMAN, Física, vol 2. Addison - Wesley, 1999.
• ALONSO, M., FINN, E. Física, Vol. I i II, Addison - Wesley Iberoamericana, 1987.
Recursos didàctics. Material docent de l’assignatura
1) Apunts en la pàgina web del curs
2) Col·lecció de problemes en la pàgina web del curs
3) Adreces d’interès en internet en la pàgina web del curs