FORMATO OFICIAL DE MICRODISEÑO

FORMATO OFICIAL DE MICRODISEÑO

FACULTAD: Ciencias Exactas  y Naturales        

PROGRAMA: Física        

IDENTIFICACIÓN DEL CURSO

NOMBRE  DEL CURSO: Ondas

CÓDIGO: 304        No. DE CRÉDITOS ACADÉMICOS: 4       HORAS SEMANALES: 4

PREQUISITOS:   Calculo Integral, Electromagnetismo  

ÁREA DEL CONOCIMIENTO:    Física

UNIDAD ACADÉMICA RESPONSABLE DEL DISEÑO CURRICULAR: Departamento de Ciencias Naturales

COMPONENTE BÁSICO                 ☒        COMPONENTE FLEXIBLE         ☐

1. TIEMPO (en horas) DEL TRABAJO ACADÉMICO DEL ESTUDIANTE

2. PRESENTACION  RESUMEN DEL CURSO

En esta asignatura se propone desarrollar competencias en el estudiante, en concordancia con la misión, la visión, los principios y propósitos que orientan la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, así como en el perfil de formación del Programa de Física.

En el curso se estudian los conceptos fundamentales del movimiento oscilatorio y ondulatorio desde un punto de vista general; sin embargo, se dedica, en su mayor parte, a los sistemas mecánicos. Solo se hace referencia a sistemas no mecánicos en la unidad temática 1 donde se revisan las características oscilatorias de los circuitos eléctricos RC, RLC y RLC con fuente. En la unidad temática 2 se estudian los osciladores acoplados empleando el concepto de modos normales de oscilación. Los modos permiten desacoplar las ecuaciones de movimiento y comprender la relación entre la dinámica de medios continuos y la de una o más partículas. Adicionalmente, permiten enlazar teoría de las oscilaciones acopladas con ondas mecánicas y es este sentido, se obtiene la ecuación de onda a partir del límite de infinitos osciladores acoplados. Finalmente, en la unidad temática 3 se estudian los fenómenos ondulatorios en medios elásticos comenzando con las soluciones armónicas de la ecuación de onda (ondas viajeras), las ondas evanescentes y amortiguadas. La unidad continúa con la superposición de ondas, llegando en esta parte a la formación de ondas estacionarias, y termina con el estudio de la propagación del sonido en diferentes medios. No se consideran las ondas electromagnéticas ya que éstas se estudian en los cursos posteriores de Teoría Electromagnética II y Profundización I (Óptica Electromagnética).

1.  JUSTIFICACIÓN

A nuestro alrededor nos encontramos con muchos fenómenos naturales que involucran ondas; por ejemplo, el sonido, la luz, las ondas de radio y las ondas sísmicas. Percibimos nuestro entorno a través de ondas sonoras y luminosas. Es posible transportan información en forma de ondas. También, se puede comprender la estructura de los átomos, moléculas y sólidos utilizando las propiedades ondulatorias de la materia (descritas usando la mecánica cuántica). Así, la comprensión del movimiento ondulatorio es y será fundamental para el desarrollo de la humanidad.

Los procesos ondulatorios abarcan una gran cantidad de fenómenos sin aparente conexión, pero con descripciones físicas y matemáticas similares. Lo anterior indica que el movimiento ondulatorio es uno de los temas unificadores en física, convirtiéndose en un eje de gran importancia en la formación de un estudiante de Física.

En este curso se estudia el proceso de formación (oscilaciones) y propagación de las ondas mecánicas. El estudio de las ondas electromagnéticas se posterga hasta llegar a cursos posteriores, donde se emplean los conceptos introducidos aquí. De este modo, este curso suministra las bases físicas y matemáticas fundamentales para comprender producción y propagación de ondas electromagnéticas.

Por último, es importante mencionar que se suministra al estudiante uno de los modelos más utilizados en física: el oscilador armónico.  Por ejemplo,

• Una onda mecánica aparece cuando un oscilador perturba un medio elástico.
• Una onda electromagnética está constituida por campos eléctricos y magnéticos oscilantes.
•  Algunas propiedades térmicas de un sólido se pueden explicar con el modelo de oscilador armónico.
• La teoría cuántica de la radiación, se basa en el modelo del oscilador armónico.

1. COMPETENCIAS GENERALES

En esta asignatura se propone desarrollar competencias en el estudiante, en concordancia con la misión, la visión, los principios y propósitos que orientan la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, así como el perfil de formación del Programa de Física. En tal sentido se proponen las siguientes competencias generales:

• Entender y manejar los conceptos de los fenómenos de oscilación y sus propiedades. Reconocer dichas propiedades en diversos sistemas.
• Desarrollar habilidades para: consulta bibliográfica en tópicos de electrodinámica y mecánica cuántica, análisis y solución de problemas.
• Adquirir capacidad para el trabajo individual y en grupo en temas de física matemática plasmando los resultados de dicho trabajo en documentos escritos.