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FISICA MODERNA
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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNADESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGIA E INGENIERÍA299003 - FÍSICA MODERNA
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD
SYLLLABUS
1. INFORMACIÓN GENERAL DEL CURSO
ESCUELA O UNIDAD: Escuela de Ciencias Básicas, Tecnología e ingeniería SIGLA: ECBTI
NIVEL: Profesional
CAMPO DE FORMACIÓN: CBI, Ciencias Básicas de Ingeniería
CURSO: Física Moderna CODIGO: 299003
TIPO DE CURSO: Metodológico
N° DE CREDITOS: 3 N° DE SEMANAS: 16 Semanas
CONOCIMIENTOS PREVIOS: Física General, Teoría Electromagnética y de Ondas, Cálculo Diferencial, Cálculo Integral, Ecuaciones Diferenciales
DIRECTOR DEL CURSO: Angelo Albano Reyes Carvajal
FECHA DE ELABORACIÓN: Diciembre 3 de 2014
DESCRIPCIÓN DEL CURSO:
El curso de Física Moderna hace parte del campo de formación disciplinar, específicamente en formación disciplinar común de Ingeniería Electrónica e Ingeniería de Telecomunicaciones, el cual, está dirigido hacia la compresión de los fenómenos físicos descubiertos en el siglo XX, que implicaron una revolución conceptual y experimental de la Física, para que el estudiante adquiera una visión completa de las bases o fenómenos que dieron inicio a la evolución tecnología.
El curso es metodológico de tres (3) créditos académicos que se desarrolla durante diez y seis (16) semanas y se encuentra distribuido en tres unidades. La primera unidad abarca la teoría especial de la relatividad, la segunda unidad comprende todo lo relacionado con las partículas y ondas, y finalmente, el
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estudiante en la tercera unidad se introduce a las teorías atómicas y a las nociones de la mecánica cuántica.
2. INTENCIONALIDADES FORMATIVAS
Propósitos:
General
Desarrollar competencias básicas en el estudiante para que explore, analice, comprenda y adquiera los principios de la Física Moderna que transformaron la concepción clásica y dieron inicio a las modernas tecnologías, mediante el estudio de leyes, postulados, fenómenos y experimentos que conllevan a aportar soluciones desde su perfil profesional a problemáticas del entorno.
Competencias generales del curso:
El estudiante aplica la teoría especial de la relatividad en problemáticas particulares de su entorno, utilizando los postulados y fenómenos que rigen a dicha teoría.
El estudiante identifica las teorías que rigen el comportamiento de las partículas y ondas para la compresión entre la interacción de luz-materia mediante la solución de problemas aplicados al campo disciplinar.
El estudiante comprende la evolución de la teoría atómica mediante el estudio de los modelos atómicos aplicados a diferentes experimentos.
El estudiante adquiera nociones básicas de la mecánica cuántica para comprender el comportamiento de las partículas a nivel atómico solucionando la ecuación de Schrödinger para diferentes aplicaciones.
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3. CONTENIDOS DEL CURSO
Esquema del contenido del curso:
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Nombre de la unidad
Contenidos de aprendizaje Referencias Bibliográficas Requeridas(Incluye: Libros textos, web links, revistas científicas)
UNIDAD 1.TEORÍA ESPECIAL
DE LA RELATIVIDAD
Principio galileano de la relatividad. Experimento de Michelson-Morley. Principio de la relatividad de Einstein. Consecuencias de la teoría especial de la
relatividad. Ecuaciones de transformación de Lorentz. Ecuaciones de transformación de velocidad
de Lorentz. Movimiento lineal relativista. Energía relativista. Masa y energía. Teoría general de la relatividad.
Serway, R., (&) Jewett, J. (2009). Relatividad. En Física para ingeniería y ciencias con física moderna. Vol. 2. (7 Ed)(Pág. 1112-1143). México D.F: CENGAGE Learning.
Pasos para acceder al libro:
1. Registrarse con usuario y contraseña del correo institucional de hotmail en el link: Recursos Digitales de la Biblioteca UNAD .
2. Ingrese al link Librisite (20 ebooks en Matemáticas: PERPETUIDAD) y de clic en Ingresar.
3. Descargue e instale el software de lectura que aparece en la columna izquierda llamado "Adobe Digital Editions". (Se requiere hace este paso una sola vez en su computador personal).
4. Una vez instalado el software, en el link de "Ciencia" dar clic en "Física" y posteriormente ingresar al libro: Física para ciencias e ingenierías Vol. 2.
5. Finalmente, descárguelo dando clic en el icono de "Préstamo Rápido".
UNIDAD 2.PARTÍCULAS Y
ONDAS
Radiación de cuerpo negro e hipótesis de Planck.
Efecto fotoeléctrico. Efecto Compton. Fotones y ondas electromagnéticas. Propiedades ondulatorias de las partículas. Partícula cuántica. Revisión del experimento de doble rendija. El principio de incertidumbre
Serway, R., (&) Jewett, J. (2009). Introducción a la física cuántica. En Física para ingeniería y ciencias con física moderna. Vol. 2. (7 Ed)(Pág. 1153-1178.). México D.F: CENGAGE Learning.
Pasos para acceder al libro:
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2. Ingrese al link Librisite (20 ebooks en Matemáticas: PERPETUIDAD) y de clic en Ingresar.
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4. Una vez instalado el software, en el link de "Ciencia" dar clic en "Física" y posteriormente ingresar al libro: Física para ciencias e ingenierías Vol. 2.
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UNIDAD 3.MECÁNICA
CUÁNTICA Y TEORÍA ATÓMICA
Interpretación de la mecánica cuántica La partícula cuántica bajo condiciones de
frontera. La ecuación de Schrödinger. Una partícula en un pozo de altura finita. El efecto túnel a través de una barrera de
energía potencial. Aplicaciones del efecto túnel. El oscilador armónico simple. Espectros atómicos de los gases Los primeros modelos del átomo Modelo de Bohr del átomo de hidrógeno. Modelo cuántico del átomo de hidrógeno
Serway, R., (&) Jewett, J. (2009). Mecánica cuántica. En Física para ingeniería y ciencias con física moderna. Vol. 2. (7 Ed)(Pág. 1186-1227). México D.F: CENGAGE Learning.
Pasos para acceder al libro:
1. Registrarse con usuario y contraseña del correo institucional de hotmail en el link: Recursos Digitales de la Biblioteca UNAD .
2. Ingrese al link Librisite (20 ebooks en Matemáticas: PERPETUIDAD) y de clic en Ingresar.
3. Descargue e instale el software de lectura que aparece en la columna izquierda llamado "Adobe Digital Editions". (Se requiere hace este paso una sola vez en su computador personal).
4. Una vez instalado el software, en el link de "Ciencia" dar clic en "Física" y posteriormente ingresar al libro: Física para ciencias e ingenierías Vol. 2.
5. Finalmente, descárguelo dando clic en el icono de "Préstamo Rápido".
Referencias bibliográficas
complementarias
Unidad 1: Matinéz, A. (2009). La Teoría de la Relatividad. Abril 07, 2014, Sitio web: http://teoria-de-la-relatividad.blogspot.com/2009/03/7c-
las-transformaciones-de-lorentz.html Einstein y La Relatividad Especial, Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=HZ6KDRlyWTw Relatividad Especial y general, Recuperado de: http://matap.dmae.upm.es/cienciaficcion/cartelera2002/12monos/archivos/
relatividad/relatividad.htm Teoría de la Relatividad-Viaje a la Relatividad, Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=g27s_OdiTvo Relatividad, Transformada de Lorentz (Parte 1), Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=oXvC00cqj6I Relatividad, Transformada de Lorentz (Parte 2), Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=ts8BV_fxLcQ Relatividad, Transformada de Lorentz (Parte 3), Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=k3WBhqnfxoA Relatividad, Transformada de Lorentz (Parte 4), Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=Ff64JNYzzTU
Unidad 2: Radiación de cuerpo negro, Recuperado de: http://docs.kde.org/stable/es/kdeedu/kstars/ai-blackbody.html La luz y el espectro electromagnético, Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=MlUHEGSqllo Historia de la Física Cuántica, Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=RC8uRPlHgqs El mundo cuántico: Dualidad onda partícula, Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=Ow316a2vCyg
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Todo sobre la incertidumbre 1/5, Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=QikB1lBZEE8 Todo sobre la incertidumbre 2/5, Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=fSmdy8tc1QE Todo sobre la incertidumbre 3/5, Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=hwaK2G9UIOs
Unidad 3: Historia de la Física Cuántica, Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=RC8uRPlHgqs Todo sobre la incertidumbre 4/5, Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&v=fSmdy8tc1QE&NR=1 Todo sobre la incertidumbre 5/5, Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&v=fSmdy8tc1QE&NR=1 Cómo ha cambiado nuestro concepto de átomo, evolución de los modelos atómicos , Recuperado de:
https://www.youtube.com/watch?v=NDKgTL2vZE0 ¿Cómo es un átomo? Física Cuántica, Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=qiQEJ_PM59Y
Referencias teóricas: Bauer, W., (&) westfall, G. (2011). Física para ingeniería y ciencias, con física moderna. Vol. 2. México D.F: McGraw-Hill.Giancoli, D. (2009). Física para ciencias e ingeniería con física moderna. Vol. 2. México D. F: Prentice Hall.Tipler, P., (&) Mosca, G. (2010). Física para la ciencia y la tecnología. Vol. 2. España: Reverté.
4. ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE
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UnidadContenido de Aprendizaje
CompetenciaIndicadores
de desempeño
Estrategia de AprendizajeN° de Sema-
nas
Evaluación1
PropósitoCriterios de evaluación
Pondera-ción
Reconocimiento del curso
Reconocimiento del curso
El estudiante identifica el entorno de aprendizaje del curso, establece y reconoce la metodología del curso.
Identifica la metodología de participación en las fases 1, 2 y 3.
Distingue las fechas de aportes individuales en cada una de las fases 1, 2 y 3.
La estrategia en la cual se desarrolla el curso de Física Moderna es el aprendizaje basado en problemas. Dicha estrategia contempla la realización de cuatro fases (Fase 0, Fase 1, Fase 2 y Fase 3).
La Fase 0 corresponde a la actividad de reconocimiento del curso. La Fase 1 corresponde a actividades que debe desarrollar el estudiante relacionado con temáticas de la Unidad 1. La Fase 2 corresponde a actividades que debe desarrollar el estudiante relacionado con temáticas de la Unidad 2. La Fase 3 corresponde a actividades que debe desarrollar el estudiante relacionado con temáticas de la Unidad 3.
Fase 0:El estudiante hace el reconocimiento de los diferentes entornos con que cuenta el curso, identifica los acuerdos del curso y lee información como el syllabus, la guía integradora de aprendizaje y la metodología de participación que presente el curso entre otros, por medio de la evaluación de reconocimiento del curso.
2
Identificar el entorno de aprendizaje del curso.
Reconocer la metodología del curso.
Identificar fechas importantes para el buen desarrollo del curso.
Entiende de manera adecuada la importancia de los aportes individuales en el desarrollo de las actividades grupales.
Identifica de manera óptima las fechas de realización de las diferentes actividades con que cuenta el curso.
Producto individualFase 0:25 Puntos.
Total Fase 0:25 puntos5%
UNIDAD 1.TEORÍA ESPECIAL DE LA
Principio galileano de la relatividad.
Experi
El estudiante aplica la teoría especial de la relatividad en
Comprende la diferencia entre las trasformadas galileanas y las
Fase 1:El estudiante en esta fase identifica los espacios necesarios de interacción para desarrollar las actividades propuestas en la unidad 1.
4 Aplicar la teoría especial de la relatividad en
Comprende de manera adecuada la diferencia entre las trasformadas
Producto Grupal Fase 1: 60 puntos
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RELATIVIDAD
mento de Michelson-Morley.
Principio de la relatividad de Einstein.
Consecuencias de la teoría especial de la relatividad.
Ecuaciones de transformación de Lorentz.
Ecuaciones de transformación de velocidad de Lorentz.
Movimiento lineal relativista.
Energía relativista.
Masa y energía. Teoría general de la relatividad.
problemáticas particulares utilizando los postulados y fenómenos que rigen a dicha teoría.
trasformadas de Lorentz en problemas particulares de la física.
Identifica las trasformadas de Lorentz para el tiempo, la velocidad y la posición en la solución de problemas de la teoría especial de la relatividad.
Distingue las consecuencias de la teoría especial de la relatividad en problemas enmarcados dentro de la teoría especial de la relatividad.
De manera individual el estudiante leerá y comprenderá los contenidos de aprendizaje dispuestos para la unidad 1.
Una vez realizada la comprensión de los contenidos de manera individual, procederá en forma grupal a resolver de manera teórica y experimental los pequeños problemas plateados en esta fase, con el fin de que adquieran competencias básicas de la física moderna y para ello es necesario que en forma grupal: Analice y comprenda los problemas. Realice planteamientos de cómo solucionarlos. Indague sobre que conoce y desconoce de los
problemas. Obtenga la información faltante. Plante soluciones de los problemas. Finalmente, presente la solución de los
problemas.
Guía Fase 1
Para practicar sobre los contenidos de la unidad 1, interactuará con el espacio de aprendizaje
práctico.
problemáticas particulares utilizando los postulados y fenómenos que rigen a dicha teoría.
galileanas y las trasformadas de Lorentz en diferentes contextos
Aplica de forma correcta las trasformadas de Lorentz para el tiempo, la velocidad y la posición en la solución de problemas de la teoría especial de la relatividad.
Aplica de manera adecuada las consecuencias de la teoría especial de la relatividad en problemas enmarcados dentro de la teoría especial de la relatividad.
El estudiante de manera individual resolverá la evaluación de aprendizaje para la Fase 1
2 Actividad Individual 1 Fase 1:55 puntos
Total Fase 1:115 puntos23%
UNIDAD 2.PARTÍCULAS Y ONDAS
Radiación de cuerpo negro e hipótesis
El estudiante identifica las teorías que rigen el
Aplica la radiación de cuerpo negro a
Fase 2:El estudiante en esta fase identifica los espacios necesarios de interacción para
4 Identificar las teorías que rigen el
Aplica de forma correcta la radiación de cuerpo negro en
Producto Grupal Fase
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de Planck. Efecto
fotoeléctrico. Efecto
Compton. Fotones
y ondas electromagnéticas.
Propiedades ondulatorias de las partículas.
Partícula cuántica.
Revisión del experimento de doble rendija.
El principio de incertidumbre
comportamiento de las partículas y de las ondas para la compresión entre la interacción de luz-materia mediante la solución de problemas planteados.
problemas de su entorno y comprende la hipótesis de Planck.
Identifica los fenómenos físicos asociados al efecto fotoeléctrico y al efecto Compton.
Conoce las propiedades ondulatorias de la partícula por medio de experimentos.
desarrollar las actividades propuestas en la unidad 2.
De manera individual el estudiante leerá y comprenderá los contenidos de aprendizaje dispuestos para la unidad 2.
Una vez realizada la comprensión de los contenidos de manera individual, procederá en forma grupal a resolver de manera teórica y experimental los pequeños problemas plateados en esta fase, con el fin de que adquieran competencias intermedias de la física moderna y para ello es necesario que en forma grupal:
Analice y comprenda los problemas. Realice planteamientos de cómo
solucionarlos. Indague sobre que conoce y desconoce de los
problemas. Obtenga la información faltante. Plante soluciones de los problemas. Finalmente, presente la solución de los
problemas.Guía Fase 2
Para practicar sobre los contenidos de la unidad 2, interactuará con el espacio de aprendizaje práctico.
comportamiento de las partículas y de las ondas para la compresión entre la interacción de luz-materia mediante la solución de problemas planteados.
problemas de su entorno y comprende de manera satisfactoria la hipótesis de Planck.
Identifica con claridad los fenómenos físicos asociados al efecto fotoeléctrico y al efecto Compton por medio de la aplicación en problemas y la utilización de simuladores.
Conoce por medio de la aplicación de ejercicios de manera correcta las propiedades ondulatorias de la partícula por.
2: 60 puntos
El estudiante de manera individual resolverá la evaluación de aprendizaje para la Fase 2
2 Actividad Individual 2 Fase 2:55 puntosTotal Fase 2:115 puntos23%
UNIDAD 3 Interpr El estudiante Identifica la Fase 3: 4 Comprender la Identifica de
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Mecánica Cuántica y
Teoría Atómica
etación de la mecánica cuántica.
La partícula cuántica bajo condiciones de frontera.
La ecuación de Schrödinger.
Una partícula en un pozo de altura finita.
El efecto túnel a través de una barrera de energía potencial.
Aplicaciones del efecto túnel.
El oscilador armónico simple.
Espectros atómicos de los gases.
Los primeros modelos del átomo
Modelo de Bohr del átomo de hidrógeno.
Modelo cuántico
comprende la evolución de la teoría atómica mediante el estudio de los modelos atómicos aplicados a diferentes experimentos.
El estudiante adquiera nociones básicas de la mecánica cuántica para comprender el comportamiento de las partículas a nivel atómico solucionando la ecuación de Schrödinger para diferentes aplicaciones.
ecuación de Schrödinger por medio de la solución de aplicaciones en fenómenos físicos relacionados con la cuántica.
Reconoce los modelos atómicos que existen en la naturaleza por medio de lecturas y la solución de problemas.
Aplica el modelo cuántico de la física a problemas de la naturaleza.
El estudiante en esta fase identifica los espacios necesarios de interacción para desarrollar las actividades propuestas en la unidad 3.De manera individual el estudiante leerá y comprenderá los contenidos de aprendizaje dispuestos para la unidad 3.Una vez realizada la comprensión de los contenidos de manera individual, procederá en forma grupal a resolver de manera teórica y experimental los pequeños problemas plateados en esta fase, con el fin de que adquieran competencias avanzadas de la física moderna y para ello es necesario que en forma grupal:Analice y comprenda los problemas. Realice planteamientos de cómo solucionarlos. Indague sobre que conoce y desconoce de los problemas. Obtenga la información faltante. Plante soluciones de los problemas. Finalmente, presente la solución de los problemas.
Guía Fase 3Para practicar sobre los contenidos de la unidad 3, interactuará con el espacio de aprendizaje práctico. Además de resolver los pequeños problemas de esta fase, el grupo colaborativo dará solución a la problemática general planteada en el curso, y para ello deben seguir los siguientes pasos:Analizar y comprender el problema general. Plantee posibles soluciones. Indagar sobre lo que conoce y desconoce del problema. Obtener la información faltante. Plantear soluciones de los problemas. Finalmente, presentar la solución del problema general.
evolución de la teoría atómica mediante el estudio de los modelos atómicos aplicados a diferentes experimentos.
Adquirir nociones básicas de la mecánica cuántica para comprender el comportamiento de las partículas a nivel atómico solucionando la ecuación de Schrödinger para diferentes aplicaciones
manera adecuada la ecuación de Schrödinger por medio de solución de aplicaciones en fenómenos físicos relacionados con la cuántica.
Reconoce de forma satisfactoria los modelos atómicos que existen en la naturaleza por medio de lecturas y la solución de problemas.
Aplica adecuadamente el modelo cuántico de la física a problemas de la naturaleza.
Producto Grupal Fase 3: 60 puntos
El estudiante de manera individual resolverá la evaluación de aprendizaje para la Fase 3
2 Act. Individual Fase 3: 60 puntos.Total Fase 3:120 puntos.24%
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del átomo de
5. ESTRUCTURA DE EVALUACION DEL CURSO
Tipo de evaluación Ponderación Puntaje Máximo
Autoevaluación Formativa 0
Coevaluación Formativa 0
Heteroevaluación
Actividad individual de Reconocimiento del curso 25
Actividad grupal Fase 1 60
Evaluación de aprendizaje Fase 1 55
Actividad grupal Fase 2 60
Evaluación de aprendizaje Fase 2 55
Actividad grupal Fase 3 60
Evaluación de aprendizaje Fase 3 60
Evaluación Final 25% 125
Total 500
![Gautreau Ronald - Teoria Y Problemas de Fisica Moderna[1] Copy](https://img.pdfslide.us/doc/110x75/563db8ce550346aa9a972297/gautreau-ronald-teoria-y-problemas-de-fisica-moderna1-copy.jpg)
