299003_Syllabus Fisica Moderna

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS, TECNOLOGIA E INGENIERA 299003 - FSICA MODERNA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

SYLLLABUS

1. INFORMACIN GENERAL DEL CURSO

ESCUELA O UNIDAD: Escuela de Ciencias Bsicas, Tecnologa e ingeniera

SIGLA: ECBTI

NIVEL: Profesional

CAMPO DE FORMACIN: CBI, Ciencias Bsicas de Ingeniera

CURSO: Fsica Moderna CODIGO: 299003

TIPO DE CURSO: Metodolgico

N DE CREDITOS: 3 N DE SEMANAS: 16 Semanas

CONOCIMIENTOS PREVIOS: Fsica General, Teora Electromagntica y de Ondas, Clculo Diferencial, Clculo Integral, Ecuaciones Diferenciales

DIRECTOR DEL CURSO: Angelo Albano Reyes Carvajal

FECHA DE ELABORACIN: Diciembre 3 de 2014

DESCRIPCIN DEL CURSO: El curso de Fsica Moderna hace parte del campo de formacin disciplinar, especficamente en formacin disciplinar comn de Ingeniera Electrnica e Ingeniera de Telecomunicaciones, el cual, est dirigido hacia la compresin de los fenmenos fsicos descubiertos en el siglo XX, que implicaron una revolucin conceptual y experimental de la Fsica, para que el estudiante adquiera una visin completa de las bases o fenmenos que dieron inicio a la evolucin tecnologa. El curso es metodolgico de tres (3) crditos acadmicos que se desarrolla durante diez y seis (16) semanas y se encuentra distribuido en tres unidades. La primera unidad abarca la teora especial de la relatividad, la segunda unidad comprende todo lo relacionado con las partculas y ondas, y finalmente, el estudiante en la tercera unidad se introduce a las teoras atmicas y a las nociones de la mecnica cuntica.


2. INTENCIONALIDADES FORMATIVAS

Propsitos:

General

Desarrollar competencias bsicas en el estudiante para que explore, analice, comprenda y adquiera los principios de la Fsica Moderna que transformaron la concepcin clsica y dieron inicio a las modernas tecnologas, mediante el estudio de leyes, postulados, fenmenos y experimentos que conllevan a aportar soluciones desde su perfil profesional a problemticas del entorno.

Competencias generales del curso:

El estudiante aplica la teora especial de la relatividad en problemticas particulares de su entorno, utilizando los postulados y fenmenos que rigen a dicha teora.

El estudiante identifica las teoras que rigen el comportamiento de las partculas y ondas para la compresin entre la interaccin de luz-materia mediante la solucin de problemas aplicados al campo disciplinar.

El estudiante comprende la evolucin de la teora atmica mediante el estudio de los modelos atmicos aplicados a diferentes experimentos.

El estudiante adquiera nociones bsicas de la mecnica cuntica para comprender el comportamiento de las partculas a nivel atmico solucionando la ecuacin de Schrdinger para diferentes aplicaciones.


3. CONTENIDOS DEL CURSO

Esquema del contenido del curso:


Nombre de la unidad

Contenidos de aprendizaje Referencias Bibliogrficas Requeridas

(Incluye: Libros textos, web links, revistas cientficas)

UNIDAD 1. TEORA ESPECIAL

DE LA RELATIVIDAD

Principio galileano de la relatividad. Experimento de Michelson-Morley. Principio de la relatividad de Einstein. Consecuencias de la teora especial de la

relatividad. Ecuaciones de transformacin de Lorentz. Ecuaciones de transformacin de velocidad

de Lorentz. Movimiento lineal relativista. Energa relativista. Masa y energa. Teora general de la relatividad.

Serway, R., (&) Jewett, J. (2009). Relatividad. En Fsica para ingeniera y ciencias con fsica moderna. Vol. 2. (7 Ed)(Pg. 1112-1143). Mxico D.F: CENGAGE Learning.

Pasos para acceder al libro:

1. Registrarse con usuario y contrasea del correo institucional de hotmail en el link: Recursos Digitales de la Biblioteca UNAD.

2. Ingrese al link Librisite (20 ebooks en Matemticas: 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 "Fsica" y posteriormente ingresar al libro: Fsica para ciencias e ingenieras Vol. 2.

5. Finalmente, descrguelo dando clic en el icono de "Prstamo Rpido".

UNIDAD 2. PARTCULAS Y

ONDAS

Radiacin de cuerpo negro e hiptesis de Planck.

Efecto fotoelctrico. Efecto Compton. Fotones y ondas electromagnticas. Propiedades ondulatorias de las partculas. Partcula cuntica. Revisin del experimento de doble rendija. El principio de incertidumbre

Serway, R., (&) Jewett, J. (2009). Introduccin a la fsica cuntica. En Fsica para ingeniera y ciencias con fsica moderna. Vol. 2. (7 Ed)(Pg. 1153-1178.). Mxico D.F: CENGAGE Learning.







http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2048/loginhttp://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2048/login


UNIDAD 3. MECNICA

CUNTICA Y TEORA ATMICA

Interpretacin de la mecnica cuntica La partcula cuntica bajo condiciones de

frontera. La ecuacin de Schrdinger. Una partcula en un pozo de altura finita. El efecto tnel a travs de una barrera de

energa potencial. Aplicaciones del efecto tnel. El oscilador armnico simple. Espectros atmicos de los gases Los primeros modelos del tomo Modelo de Bohr del tomo de hidrgeno. Modelo cuntico del tomo de hidrgeno

Serway, R., (&) Jewett, J. (2009). Mecnica cuntica. En Fsica para ingeniera

y ciencias con fsica moderna. Vol. 2. (7 Ed)(Pg. 1186-1227). Mxico D.F: CENGAGE Learning.







Referencias bibliogrficas

complementarias

Unidad 1:

Matinz, A. (2009). La Teora 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

Teora 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:

Radiacin de cuerpo negro, Recuperado de: http://docs.kde.org/stable/es/kdeedu/kstars/ai-blackbody.html

La luz y el espectro electromagntico, Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=MlUHEGSqllo

Historia de la Fsica Cuntica, Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=RC8uRPlHgqs

http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2048/loginhttp://teoria-de-la-relatividad.blogspot.com/2009/03/7c-las-transformaciones-de-lorentz.htmlhttp://teoria-de-la-relatividad.blogspot.com/2009/03/7c-las-transformaciones-de-lorentz.htmlhttps://www.youtube.com/watch?v=HZ6KDRlyWTwhttp://matap.dmae.upm.es/cienciaficcion/cartelera2002/12monos/archivos/relatividad/relatividad.htmhttps://www.youtube.com/watch?v=g27s_OdiTvohttps://www.youtube.com/watch?v=oXvC00cqj6Ihttps://www.youtube.com/watch?v=ts8BV_fxLcQhttps://www.youtube.com/watch?v=k3WBhqnfxoAhttps://www.youtube.com/watch?v=Ff64JNYzzTUhttp://docs.kde.org/stable/es/kdeedu/kstars/ai-blackbody.htmlhttps://www.youtube.com/watch?v=MlUHEGSqllohttps://www.youtube.com/watch?v=RC8uRPlHgqs


El mundo cuntico: Dualidad onda partcula, Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=Ow316a2vCyg

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 Fsica Cuntica, 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 Cmo ha cambiado nuestro concepto de tomo, evolucin de los modelos atmicos , Recuperado de:

https://www.youtube.com/watch?v=NDKgTL2vZE0

Cmo es un tomo? Fsica Cuntica, Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=qiQEJ_PM59Y Referencias tericas: Bauer, W., (&) westfall, G. (2011). Fsica para ingeniera y ciencias, con fsica moderna. Vol. 2. Mxico D.F: McGraw-Hill. Giancoli, D. (2009). Fsica para ciencias e ingeniera con fsica moderna. Vol. 2. Mxico D. F: Prentice Hall. Tipler, P., (&) Mosca, G. (2010). Fsica para la ciencia y la tecnologa. Vol. 2. Espaa: Revert.

https://www.youtube.com/watch?v=Ow316a2vCyghttps://www.youtube.com/watch?v=QikB1lBZEE8https://www.youtube.com/watch?v=fSmdy8tc1QEhttps://www.youtube.com/watch?v=hwaK2G9UIOshttps://www.youtube.com/watch?v=RC8uRPlHgqshttps://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&v=fSmdy8tc1QE&NR=1https://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&v=fSmdy8tc1QE&NR=1https://www.youtube.com/watch?v=NDKgTL2vZE0https://www.youtube.com/watch?v=qiQEJ_PM59Y


4. ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

Unidad Contenido de Aprendizaje

Competencia Indicadores

de desempeo

Estrategia de Aprendizaje N de Sema-

nas

Evaluacin1

Propsito Criterios de evaluacin

Pondera-cin

Reconocimiento del curso

Reconocimiento del curso

El estudiante identifica el entorno de aprendizaje del curso, establece y reconoce la metodologa del curso.

Identifica la metodologa de participacin 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 Fsica Moderna es el aprendizaje basado en problemas. Dicha estrategia contempla la realizacin 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 temticas de la Unidad 1. La Fase 2 corresponde a actividades que debe desarrollar el estudiante relacionado con temticas de la Unidad 2. La Fase 3 corresponde a actividades que debe desarrollar el estudiante relacionado con temticas 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 informacin como el syllabus, la gua integradora de aprendizaje y la metodologa de participacin que presente el curso entre otros, por medio de la evaluacin de reconocimiento del curso.

2

Identificar el entorno de aprendizaje del curso. Reconocer la metodologa 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 ptima las fechas de realizacin de las diferentes actividades con que cuenta el curso.

Producto individual Fase 0: 25 Puntos.

Total Fase 0: 25 puntos 5%


UNIDAD 1. TEORA ESPECIAL DE LA RELATIVIDAD

Principio galileano de la relatividad.

Experimento de Michelson-Morley.

Principio de la relatividad de Einstein.

Consecuencias de la teora especial de la relatividad.

Ecuaciones de transformacin de Lorentz.

Ecuaciones de transformacin de velocidad de Lorentz.

Movimiento lineal relativista.

Energa relativista.

Masa y energa. Teora general de la relatividad.

El estudiante aplica la teora especial de la relatividad en problemticas particulares utilizando los postulados y fenmenos que rigen a dicha teora.

Comprende la diferencia entre las trasformadas galileanas y las trasformadas de Lorentz en problemas particulares de la fsica.

Identifica las trasformadas de Lorentz para el tiempo, la velocidad y la posicin en la solucin de problemas de la teora especial de la relatividad. Distingue las consecuencias de la teora especial de la relatividad en problemas enmarcados dentro de la teora especial de la relatividad.

Fase 1: El estudiante en esta fase identifica los espacios necesarios de interaccin para desarrollar las actividades propuestas en la unidad 1. De manera individual el estudiante leer y comprender los contenidos de aprendizaje dispuestos para la unidad 1. Una vez realizada la comprensin de los contenidos de manera individual, proceder en forma grupal a resolver de manera terica y experimental los pequeos problemas plateados en esta fase, con el fin de que adquieran competencias bsicas de la fsica moderna y para ello es necesario que en forma grupal:

Analice y comprenda los problemas.

Realice planteamientos de cmo solucionarlos.

Indague sobre que conoce y desconoce de los problemas.

Obtenga la informacin faltante.

Plante soluciones de los problemas.

Finalmente, presente la solucin de los problemas.

Gua Fase 1

Para practicar sobre los contenidos de la unidad

1, interactuar con el espacio de aprendizaje prctico.

4 Aplicar la teora especial de la relatividad en problemticas particulares utilizando los postulados y fenmenos que rigen a dicha teora.

Comprende de manera adecuada la diferencia entre las trasformadas galileanas y las trasformadas de Lorentz en diferentes contextos Aplica de forma correcta las trasformadas de Lorentz para el tiempo, la velocidad y la posicin en la solucin de problemas de la teora especial de la relatividad. Aplica de manera adecuada las consecuencias de la teora especial de la relatividad en problemas enmarcados dentro de la teora especial de la relatividad.

Producto Grupal Fase 1: 60 puntos

El estudiante de manera individual resolver la evaluacin de aprendizaje para la Fase 1

2 Actividad Individual 1 Fase 1: 55 puntos Total Fase 1: 115 puntos 23%


UNIDAD 2. PARTCULAS Y ONDAS

Radiacin de cuerpo negro e hiptesis de Planck.

Efecto fotoelctrico.

Efecto Compton. Fotones y ondas

electromagnticas.

Propiedades ondulatorias de las partculas.

Partcula cuntica.

Revisin del experimento de doble rendija.

El principio de incertidumbre

El estudiante identifica las teoras que rigen el comportamiento de las partculas y de las ondas para la compresin entre la interaccin de luz-materia mediante la solucin de problemas planteados.

Aplica la radiacin de cuerpo negro a problemas de su entorno y comprende la hiptesis de Planck. Identifica los fenmenos fsicos asociados al efecto fotoelctrico y al efecto Compton. Conoce las propiedades ondulatorias de la partcula por medio de experimentos.

Fase 2: El estudiante en esta fase identifica los espacios necesarios de interaccin para desarrollar las actividades propuestas en la unidad 2. De manera individual el estudiante leer y comprender los contenidos de aprendizaje dispuestos para la unidad 2. Una vez realizada la comprensin de los contenidos de manera individual, proceder en forma grupal a resolver de manera terica y experimental los pequeos problemas plateados en esta fase, con el fin de que adquieran competencias intermedias de la fsica moderna y para ello es necesario que en forma grupal:

Analice y comprenda los problemas.

Realice planteamientos de cmo solucionarlos.

Indague sobre que conoce y desconoce de los problemas.

Obtenga la informacin faltante.

Plante soluciones de los problemas.

Finalmente, presente la solucin de los problemas.

Gua Fase 2 Para practicar sobre los contenidos de la unidad 2, interactuar con el espacio de aprendizaje prctico.

4 Identificar las teoras que rigen el comportamiento de las partculas y de las ondas para la compresin entre la interaccin de luz-materia mediante la solucin de problemas planteados.

Aplica de forma correcta la radiacin de cuerpo negro en problemas de su entorno y comprende de manera satisfactoria la hiptesis de Planck. Identifica con claridad los fenmenos fsicos asociados al efecto fotoelctrico y al efecto Compton por medio de la aplicacin en problemas y la utilizacin de simuladores. Conoce por medio de la aplicacin de ejercicios de manera correcta las propiedades ondulatorias de la partcula por.

Producto

Grupal Fase 2: 60

puntos


2 Actividad Individual 2 Fase 2: 55 puntos Total Fase 2: 115 puntos 23%


UNIDAD 3

Mecnica

Cuntica y

Teora

Atmica

Interpretacin de la mecnica cuntica.

La partcula cuntica bajo condiciones de frontera.

La ecuacin de Schrdinger.

Una partcula en un pozo de altura finita.

El efecto tnel a travs de una barrera de energa potencial.

Aplicaciones del efecto tnel.

El oscilador armnico simple.

Espectros atmicos de los gases.

Los primeros modelos del tomo

Modelo de Bohr del tomo de hidrgeno.

Modelo cuntico del tomo de hidrgeno.

El estudiante comprende la evolucin de la teora atmica mediante el estudio de los modelos atmicos aplicados a diferentes experimentos. El estudiante adquiera nociones bsicas de la mecnica cuntica para comprender el comportamiento de las partculas a nivel atmico solucionando la ecuacin de Schrdinger para diferentes aplicaciones.

Identifica la ecuacin de Schrdinger por medio de la solucin de aplicaciones en fenmenos fsicos relacionados con la cuntica. Reconoce los modelos atmicos que existen en la naturaleza por medio de lecturas y la solucin de problemas. Aplica el modelo cuntico de la fsica a problemas de la naturaleza.

Fase 3: El estudiante en esta fase identifica los espacios necesarios de interaccin para desarrollar las actividades propuestas en la unidad 3.De manera individual el estudiante leer y comprender los contenidos de aprendizaje dispuestos para la unidad 3.Una vez realizada la comprensin de los contenidos de manera individual, proceder en forma grupal a resolver de manera terica y experimental los pequeos problemas plateados en esta fase, con el fin de que adquieran competencias avanzadas de la fsica moderna y para ello es necesario que en forma grupal:

Analice y comprenda los problemas. Realice planteamientos de cmo solucionarlos. Indague sobre que conoce y desconoce de los problemas. Obtenga la informacin faltante. Plante soluciones de los problemas. Finalmente, presente la solucin de los problemas.

Gua Fase 3 Para practicar sobre los contenidos de la unidad 3, interactuar con el espacio de aprendizaje prctico. Adems de resolver los pequeos problemas de esta fase, el grupo colaborativo dar solucin a la problemtica 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 informacin faltante. Plantear soluciones de los problemas. Finalmente, presentar la solucin del problema general.

4

Comprender la evolucin de la teora atmica mediante el estudio de los modelos atmicos aplicados a diferentes experimentos. Adquirir nociones bsicas de la mecnica cuntica para comprender el comportamiento de las partculas a nivel atmico solucionando la ecuacin de Schrdinger para diferentes aplicaciones

Identifica de manera adecuada la ecuacin de Schrdinger por medio de solucin de aplicaciones en fenmenos fsicos relacionados con la cuntica. Reconoce de forma satisfactoria los modelos atmicos que existen en la naturaleza por medio de lecturas y la solucin de problemas. Aplica adecuadamente el modelo cuntico de la fsica a problemas de la naturaleza.

Producto Grupal Fase 3: 60 puntos


2 Act. Individual Fase 3: 60 puntos. Total Fase 3: 120 puntos. 24%


5. ESTRUCTURA DE EVALUACION DEL CURSO

Tipo de evaluacin Ponderacin Puntaje Mximo

Autoevaluacin Formativa 0

Coevaluacin Formativa 0

Heteroevaluacin

Actividad individual de Reconocimiento del curso 25

Actividad grupal Fase 1 60

Evaluacin de aprendizaje Fase 1 55





Evaluacin Final 25% 125

Total 500

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