Física (plan 2002) 2025-1

Objetivos

Introducir algunos conceptos básica de Física que se estudiarán con mayor detalle a lo largo de la Licenciatura, al tiempo que se fortalece el uso de las herramientas matemáticas necesarias, acordes a la experiencia y nivel de los estudiantes. El curso es autocontenido y los conceptos matemáticos serán abordados de manera aplicada.

Metodología de la enseñanza

Los temas a discutir estarán relacionados con la Mecánica Clásica, el Electromagnetismo, la Termodinámica y la Mecánica Cuántica. Cada módulo se desarrollará en cuatro semanas, incluyendo una tarea-examen correspondiente.

Evaluación del curso

Se evaluará con tareas semanales y una tarea-examen al final de cada módulo con el plázo de 2 días para entregar. Tendrán los valores de 80% tareas y 20% tarea-examenes, sobre la calificación final.

Temario General

1. Mecánica Clásica (12 horas)

• Cinemática:
  • Definición de velocidad y aceleración instantáneas.
  • Ecuaciones de la cinemática en una dimensión: Caída libre y movimiento uniformemente acelerado.
  • Generalización a tres dimensiones: Tiro parabólico.
• Dinámica en Dos y Tres Dimensiones:
  • Momento lineal y fuerza.
  • Diagramas de cuerpo libre.
  • Trabajo y energía cinética/potencial.
  • Sistemas conservativos: Oscilador armónico y plano inclinado.
  • Definición de torca y momento angular.
• Fuerza Gravitatoria y Leyes de Kepler:
  • Ley universal de la gravitación.
  • Derivación de las leyes de Kepler a partir de la ley gravitatoria.

Temas Matemáticos: Vectores, producto punto y cruz, trigonometría, derivadas, integrales, ecuaciones diferenciales de primer grado, representación paramétrica del movimiento circular.

2. Electromagnetismo (12 horas)

• Carga Eléctrica:
  • Conservación y cuantización de la carga.
  • Transferencia de carga y ley de Coulomb.
• Campo Eléctrico:
  • Trayectoria de partículas cargadas en un campo eléctrico.
  • Trabajo y energía potencial eléctrica.
  • Determinación del campo eléctrico a partir del potencial eléctrico.
• Corriente Eléctrica y Campo Magnético:
  • Movimiento de partículas cargadas en un campo magnético.
  • Aplicaciones: Aceleradores de partículas.

Temas Matemáticos: Álgebra vectorial, derivadas e integrales, trigonometría, gradiente, derivadas parciales.

3. Termodinámica (12 horas)

• Energía en Sistemas Microscópicos y Macroscópicos:
  • Estados de equilibrio y variables termodinámicas.
  • Ley de los gases ideales.
• Trabajo Mecánico y Calor:
  • Presión y calor latente.
  • Primera ley de la termodinámica.
  • Temperatura y ley cero.
• Segunda y Tercera Leyes de la Termodinámica:
  • Irreversibilidad y entropía.
  • Conductividad del calor.
  • Ley de Pascal y ecuación de Bernoulli.

Temas Matemáticos: Ecuaciones algebraicas lineales, logaritmos, integrales definidas, gráficas de funciones.

4. Mecánica Cuántica (12 horas)

• Modelos Atómicos:
  • Modelo de Thomson y experimento de Rutherford.
• Espectros Atómicos y Modelo de Bohr.
• Radiación del Cuerpo Negro y Cuantización de la Energía.
• Efecto Fotoeléctrico:
  • Experimentos y modelos.
  • Hipótesis de de Broglie.

Temas Matemáticos: Álgebra lineal y espacios vectoriales, continuidad de funciones y derivadas, ecuación de eigenvalores.

Bibliografía Básica

• Halliday, Resnick, Walker. Fundamentos de Física. Vol. I y II, 8a. Edición, Grupo Editorial Patria (2011).