Física (plan 2002) 2025-1

Tercer Semestre, Fenómenos Colectivos

Breve descripción del curso presencial

El curso de Fenómenos Colectivos, como el nombre lo indica, intenta estudiar los Fenómenos que se manifiestan en sistemas con un número muy grande de partículas ocupando un volumen V de dimensiones superiores a una micra cúbica, bajo la influencia y/o ausencia de un agente externo; en particular, solo se contempla la influencia mecánica puesto que el curso antecedente es Mecánica Vectorial. Conviene señalar que este curso proporciona los conceptos tanto experimentales como teóricos que soportan los cursos de Termodinámica, Dinámica de Medios Deformables y Fisica Estadística.

Temario

El contenido explícito de cada sección puede consultarse en http://www.fciencias.unam.mx/asignaturas/302.pdf

Aunque el orden de presentación del contenido de los temas no será el mismo, sino que iniciará estableciendo el objetivo general del curso, seguido de un repaso de los conceptos básicos del curso de Mecánica Vectorial, aplicados a un sistema de dos o más partículas de forma tal que los conceptos microscópicos de posición, velocidad, fuerza, y los principios de conservación de masa, cantidad de movimiento se relacionen con los conceptos macroscópicos de presión, tensión, deformación, … etc.. Asimismo, las características de la fuerza de interacción entre partículas proporcionan la clasificación macroscópica de los estados de agregación de la materia, con gas y líquido (fluidos) siendo de interés particular en este curso la Estática de Fluidos.

Una vez concluido el repaso y extensión de los conceptos de mecánica a un sistema de N partículas confinadas en un volumen V, se continua con la descripción del contenido de las denominadas Leyes (Cero, Primera y Segunda) de la Termodinámica, las cuales son de origen fenomenológico y postulan la existencia de los conceptos macroscópicos de Temperatura, Energía Interna y Entropía, respectivamente; con lo cual se incorporan los resultados de la “interacción térmica” a la descripción mecánica de un sistema macroscópico en equilibrio.

Las descripciones anteriores son atemporales puesto que describen estados en equilibrio, y para describir el comportamiento del sistema macroscópico entre un estado de equilibrio y otro, se propone la subdivisión del sistema macroscópico en subsistemas de extensión espacial dV, para contener dN partículas, en una posición alrededor de r al tiempo t, de modo tal que al analizar la evolución espacio-temporal de dN incorporada en los principios de conservación de materia, cantidad de movimiento y energía se obtengan las ecuaciones cuya solución proporcione la descripción entre un estado de equilibrio y otro. Sin embargo, las ecuaciones resultantes dependen del intervalo de tiempo de “observación”, así para tiempos “largos” se tiene la “dinámica de fluidos” que forma parte del curso y proporciona las ecuaciones que describen el movimiento de un fluido, cuya solución es mediante funciones periódicas que representan la propagación de ondas en un sistema macroscópico, con lo cual concluye el curso.

Bibliografía básica:

“Principles of Physics I, Mechanics, Heat and Sound.” caps. (16-28), F. W. Sears, Addison-Wesley Press (1947) movimiento de un fluido

“Introducción al estudio de la mecánica, materia y ondas”, caps. (14-23), U.Ingard, W.L. Kraushaar , Ed. Reverté, S.A. (1966)

“Física General.” caps(XII-XVII), S. Burbano de Ercilla, E. Burbano García, C. Gracia Muñoz, Editorial Tébar (2006)

“The Feynman Lecture on Physics, Vol. I”, caps.(39-51), R.P.Feynman, Addison-Wesley Pub. Co. (1963)

Dinámica del curso presencial.

Las actividades del curso incluyen el uso del salón virtual Google Classroom como repositorio del material requerido para realizar las actividades fuera del horario de la clase (Lu.Mi.Vi. 12:00-14:00), por lo que aquellos interesados en el curso deberán contar con correo electrónico en @ciencias.unam.mx. Dicho sitio tendrá disponibles: notas relacionadas con los diferentes temas del curso, los capítulos de libros asociados a la bibliografía, los problemas de las tareas convencionales y artículos, tanto para su lectura como complemento al material que se presente en clase, y también para seleccionar un proyecto experimental o numérico (opcional) para su desarrollo a lo largo del semestre, aunque el objetivo final no se alcance.

Una parte de las actividades fuera del horario de clase consiste en la lectura de notas, previa a las sesiones presenciales, ya que aclaraciones, comentarios, análisis y discusión sobre los temas del curso se realizará en estas sesiones, aunque también podrá hacerse uso del servicio de mensajería del salón virtual.

Adicionalmente, para promover la creatividad individual y como parte del análisis y discusión mencionada, se formularán preguntas asociadas a un tema particular para que los estudiantes formulen respuestas, ya sea integrando conocimientos anteriormente adquiridos o apoyándose en consultas rápidas en Internet, incluyendo fuentes, sin importar que tan verídicas sean o no (seguramente saldrán a veces cosas inútiles), lo cual permitirá que los estudiantes afinen su capacidad de análisis.

Debe mencionarse que las preguntas, observaciones, comentarios, posibles interpretaciones individuales..., etc., que resulten de las tareas, o en general, podrán formularse en el salón virtual para beneficio de todo el grupo, o también enviando correos individuales a los instructores (mlk@ciencias.unam.mx) y (diegobowyer@ciencias.unam.mx).

Criterios de evaluación.

Estos serán establecidos de común acuerdo entre estudiantes-instructores.

Se propone:

1. Cuestionarios de opción múltiple en el horario del curso, cuyo promedio de calificaciones individuales, aportará un tercio de la calificación final. (Serán de corta duración de manera tal que la solución pueda discutirse en la misma clase presencial, aunque la respuesta estará disponible en el Classroom)
2. Solución de problemas (Tareas tradicionales), fuera del horario del curso, asociados a los diferentes temas del curso, cuya entrega y promedio de calificaciones individuales, aportará un tercio de la calificación final.
3. Lectura de artículos, fuera del horario del curso, asociados a un tema del curso, cuyo documento (reseña, resumen comentado, …), cuya entrega y promedio de calificaciones individuales, aportará un tercio de la calificación final.

Adicionalmente, es posible alcanzar un punto adicional al promedio final, mediante el desarrollo de un proyecto experimental o numérico, establecido de común acuerdo, estudiante-instructor, dentro de las primeras tres semanas de iniciado el curso. Dicho proyecto deberá tener un objetivo final, aunque no se alcance durante la duración del semestre, así como un plan de actividades que proporcionen resultados/correcciones intermedias que permita evaluar el avance del proyecto. Código de classroom:xur2nxk.