Física (plan 2002) 2016-2

Segundo Semestre, Laboratorio de Mecánica

OBJETIVOS GENERALES

1. Profundizar en la compresión de conceptos y teorías de la mecánica.

2. Desarrollar habilidades en el diseño, métodos y técnicas experimentales.

3. Comprender y aplicar los conceptos y teoría estadística básicos para el análisis e interpretación de datos.

4. Desarrollar habilidades para el manejo de equipo experimental y el conocimiento básico de su funcionamiento.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1.a. Leyes de Newton y Distinción entre fuerza y masa y movimiento relativo y sistemas de referencia

1.b. Cantidad de movimiento, y su conservación

1.c. Torca, momento angular, momento de inercia

1.d. Centro de masa, centro de gravedad y centro de percusión

1.e. Elasticidad, ley de Hook, oscilaciones y resonancia

1.f. Movimiento circular y movimiento debido a una fuerza central

1.g. Trabajo, Energía y su conservación

2.a. Sistema, Medición, medidas directa e indirecta, dimensiones, unidades patrones y conversiones de unidades y análisis dimensional

2.b. Incertidumbre, error, precisión, cifras significativas de una medición, propagación de incertidumbres, determinación de incertidumbres de una variable dependiente de otra y cambios de variable

2.c. Resolución y sensibilidad de un instrumento.

2.d. Gráficas, análisis de las graficas, cambios de variable y ajustes a una recta o modelo

2.e. Introducción a la simulación por computadora y análisis por métodos numéricos

2.f. Diseño y planeación de un experimento

2.g. Elaboración de informe de un experimento

3.a. Instrumentos Analógicos y digitales: Balanza, cronómetro, calibradores, dinamómetros, torquímetro, goneómetro, ticómetro, tacómetro

3.b. Lámpara estroboscópica, riel de aire, mesa de aire, Riel dinámico, péndulo, resortes, rueda de bicicleta, giróscopo, poleas, palancas

3.c. Programas de análisis, cálculo: Excel, Tracker,

3.d. Sensores e interfases para la computadora y sus programas: Vernier y LESA

3.e. Cámaras fotográfica y de video,

MÉTODO DE TRABAJO

• Los alumnos trabajarán en equipo de 3 o 4 personas
• Cada alumno tendrá un cuaderno de trabajo (bitácora) donde llevarán sus apuntes, la bitácora de los experimentos realizados, las notas y comentarios a las lecturas y las tareas solicitadas.
• Las tareas se deberán entregar la fecha que se indique y después de que se regrese calificada los alumnos la deberán corregir y pegar a su bitácora
• Para la comunicación entre los alumnos y los profesores se aprovechará de los sistemas de correo electrónico y de la plataforma de AVE-ciencias de la Facultad
• Los alumnos tendrán la responsabilidad de buscar la información requerida para la realización de las actividades.
• Se trabajara con base en el desarrollo de proyectos planteados a través de problemas o cuestiones que se deben resolver de manera experimental y cuando se considere conveniente con el uso de simuladores.
• El problema será planteado por los profesores o por los alumnos, pero la decisión de atenderlo será de ambos.
• Antes de realizar los experimentos los alumnos deberán mostrar que comprenden el cómo y porqué del experimento, así como comprender el funcionamiento del equipo experimental.
• Conforme va avanzando el curso se van tratando los aspectos teóricos y las habilidades prácticas para el análisis de datos.
• De acuerdo al experimento que se planteé se usará el equipo adecuado y se revisará su modo de operación, sus características y sus principios de operación. De acuerdo al problema y cuando se considere conveniente se podrán usar sensores conectados a una computadora.
• Los profesores guiarán y supervisarán el trabajo de los alumnos.
• Al final los alumnos realizarán un experimento libre, el cual se irá diseñando a lo largo de curso. Cada tres semanas se revisarán los avances del proyecto. Los alumnos deberán tener definido su proyecto final a partir del tercer mes de clase.
• Al final del curso cada alumno libremente planeará y realizará un experimento, el cual se podrá realizar con el apoyo de sus compañeros y cuyo informe será individual.
• Para la realización de experimentos con sensores se propone usar equipos y programas de captura de datos como LESA, Vernier y Data-Studio.
• Para la realización de simuladores se podrá trabajar con los programas: Interactive Physics, Modellus, Crocodile Physics, o cualquier otro simulador que se tenga disponible en el laboratorio o se pueda encontrar en la red.

EVALUACIÓN

• La naturaleza práctica de la materia, requiere del trabajo presencial del alumno, así que se necesita una asistencia mínima del 80% para aprobar el curso.
• De cada proyecto se solicitará un informe elaborado en equipo con los lineamientos que se establezcan por acuerdo en el grupo. El informe podrá ser escrito en los procesadores de texto Latex, Word, PDF u Open Office.
• Los cuadernos de bitácora se revisarán tres veces durante del semestre, formando parte de la calificación del curso.
• Se dejarán tareas que pueden ser reseñas de lecturas comentadas de artículos o libros, ejercicios.
• Los porcentajes de la calificación serán:

Informes de actividades experimentales 60 %

Bitácora, Tareas, Presentaciones 25 %

Experimento Libre 15 %

La participación activa del estudiante en el laboratorio es fundamental, no puede haber asistencia sin dicha participación ya que se reflejará en los resultados del trabajo experimental y en las presentaciones de lecturas. Puede llegar a ser el fiel de la balanza que decide el ajuste en la calificación final.

Bitácora: Recurso donde se anota en forma organizada el trabajo realizado en cada sesión del laboratorio: Qué se hace, con qué se hace, cómo se hace, por qué se hace. La bitácora se llevara ya sea en un cuaderno, en una carpeta o como archivo electrónico permanente, se revisará periódicamente. La bitácora se divide en tres partes una donde se lleva el trabajo diario y otra donde se llevan las tareas, lecturas y la tercera donde llevan sus avances del experimento libre.

Las tareas y lecturas se realizarán en casa y se comentarán en clase, se pueden elaborar en hojas separadas o en el cuaderno de bitácora, en todo caso se deben integrar a ella.

Habilidades: Se presentan en el trabajo en clase, en las presentaciones, bitácora, tareas e informes de actividades experimentales. Entre las habilidades a considerar se encuentran: Organización, aprovechamiento del tiempo, uso de instrumentos y sus manuales, Búsqueda de información, redacción de informes y comunicación, análisis, interpretación y síntesis de datos, realización e interpretación de gráficas, trabajo y discusión en equipo, etc.

En relación a la puntualidad y la asistencia se aplicará el reglamento vigente para determinar la calificación.

Los equipos de trabajo podrán ser cambiados en función de su desempeño.

Referencias:

Bibliografía de Metodología y Manuales Experimentales

• Baird, D.C., 1995, Experimentación: una introducción a la teoría de mediciones y al diseño de experimentos, Editorial PrenticeHall Hispanoamericana, S.A., México.
• Bentley, J.P., 1995, Principles of measurement systems, 3a edición, ed. Longman Publishing Group, GB.
• Bevington, P.R., Robinson, D.K., 1992, Data reduction and error analysis for the physical sciences (book and disc), 2a edición, ed. McGraw Hill, USA.
• Campbell, P.D.Q., 1995, An introduction to measurement and calibration ed. Industrial Pr., USA.
• Cooke, C., 1996, An introduction to experimental physics, ed. Taylor & Francis, USA.
• Dunlap, R.A., 1988, Experimental physics, Oxford University Press, GB.
• Garduño, R., 1988, Manual de apoyo para el curso de Laboratorio de Física Clásica I, editado por la Facultad de Ciencias, UNAM, México.
• Lyons, L., 1992, A practical guide to data analysis for physical science students, ed. Cambridge University Press, GB.
• Marousek, G y Williams, T. W., 1969, Experiments on air Table, Edit. Ealing Corporation, Massachusetts, USA.
• Mc Alexander, A. 1979, Experiments for technical Physics, 2a edición, ed. Allyn and Bacon, Inc. USA.
• Meiners, H.F., 1970, Physics demonstration experiments, Vol. II, The Ronald Press Co., USA.
• Oda, B., 1997, Introducción al análisis gráfico de datos experimentales, editado por la Facultad de Ciencias, UNAM, México.
• Preston, D.W., Dietz, E.R., 1991, Art of experimental physics, ed. John Wiley & Sons, USA.
• Squires, G. L. 1985, Practical physics 3a.edición,Cambridge University Press, Cambridge U. K. 211 p. ISBN. 0 521 270950 2.
• Staudenmaier, H.M., 1995, Physics experiments using PCs: A guide for instructors and students, ed. Springer Verlag, Alemania.
• Taylor, J.R., 1997, An introduction to error analysis: The study of uncertainties in physical measurements, 2a edición, ed. University Science Books, USA.
• Wall C. N. and Levine, R.B. 1962, Physics Laboratory Manual, 2a edición, e. Prentice-Hall, Inc., USA.
• White, M. S. and Manning, K. V. 1954, Experimental College Physics. A Laboratory Manual, 3a edición, edit Mc Graw-Hill Book Company, Inc., Japón.
• Worsnop, B.L., Flint, H. T. 1962, Advanced Practical Physics for students, 9a edición, ed. Methuen & Co. Ltd., GB.

Complementaria

• Página de Curso de Física con computadoras http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htm
• Página del CENAM: http://www.cenam.mx/
• Página del Laboratorio de Mecánica de la FC: http://mecanica.fciencias.unam.mx/

Publicaciones de la Organisation Internationale de Métrologie Légale:

• V2, 1993, International vocabulary of basic and general terms in metrology (bilingüe francésinglés).
• P15, 1989, Guide to calibration.
• P17, 1995, Guide to the expression of uncertainty in measurement.

Bibliografía de teoría física

• Halliday, D., Resnick, R., Walker, J., 1997, Fundamentals of physics, fifth edition, John Wiley & Sons, Inc., N.Y., USA.
• Alonso, M., Finn, J.E., 1995, Física, AddisonWesley Iberoamericana, México.
• Ingard, U., Kraushaar, W.L., 1973, Introducción al estudio de la mecánica, materia y ondas, Editorial Reverté S.A., México.
• Eisberg, R.M., Lerner, S.L., 1984, Física, Vol. 1, McGrawHill, México.
• French, A.P., 1975, Mecánica newtoniana, Editorial Reverté, México.
• Sears, F. W. (1973) Mecánica, movimiento ondulatorio y calor, 1ª edición, trd. Albino Yusta Almarza, Edit. Aguilar, Madrid, Esp. 667p.
• Sears, F. W., Zemansky, M. W., Young, H. D. y Freedman, R. A. (2004) Física universitaria, V. 1. 11a edición, trd. M en C, Roberto Escalona García, Edit. Pearson Educación, México, Mex. 864p.
• Tipler, P.A. (1994)Física, V. 1, 3ª.edición, Trd. Dr. J. Aguilar Peris y Dr. J. de la Rubia Pacheco, Edit. Reverté, S. A. Barcelona Esp. 595 p. más apéndicies. ISBN84-291-4367-X.
• Arons A. B., 1970, Evolución de los conceptos de la física, Editorial Trillas, México.