Ministerio de Educación

Universidad Tecnológica Nacional

Facultad Regional Concepción del Uruguay

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Cátedra: FÍSICA II Código: O9529

Carrera: INGENIERÍA CIVIL

Plan: 95 A Ord. 796 (modif. por Resol. 05/2010 CD) Año: 2014

Régimen: CUATRIMESTRAL Horas semanales: 10

PROGRAMA ANALÍTICO

UNIDAD Nº 1: Introducción al Electromagnetismo

El electromagnetismo. La acción a distancia y el concepto de campo. Campos eléctricos y magnéti-cos. Cargas eléctricas e imanes. Conductores y aislantes. El magnetismo terrestre. Propiedades eléc-tricas y magnéticas de la materia.

UNIDAD Nº 2: Electrostática

Distribuciones discretas de carga.

Carga eléctrica y carga por inducción, Ley de Coulomb, líneas de campo eléctrico, movimiento de cargas puntuales en campos eléctricos, dipolos eléctricos.

Distribuciones continuas de carga.

Cálculo del campo eléctrico mediante la ley de Gauss. Carga y campo en la superficie de los conduc-tores. Aplicación de la Ley de Gauss a distribuciones simétricas de carga.

UNIDAD Nº 3: Potencial Eléctrico, Energía electrostática y capacidad

Potencial eléctrico y diferencia de potencial. Potencial debido a un sistema de cargas puntuales. Energía potencial. Cálculo del potencial eléctrico en distribuciones continuas de carga. Potencial eléctrico de un conductor cargado. Cálculo del campo eléctrico a partir del potencial eléctrico. Su-perficies equipotenciales, distribución de carga y ruptura dieléctrica.

Energía potencial electrostática. Comparación con otras energías potenciales. Condensadores y dieléctricos. Almacenamiento de la energía eléctrica. Combinaciones de condensadores.

UNIDAD Nº 4: Corriente continua y circuitos

Corriente y movimiento de cargas. Ley de Ohm y resistencia. Amperímetros, voltímetros y ohmíme-tros. Energía en los circuitos eléctricos. Fuentes.

Combinaciones de resistencias. Circuitos de corriente continua. Reglas de Kirchoff. Circuitos RC.

Modelo microscópico de la conducción eléctrica. Superconductores.

UNIDAD Nº 5: Magnetismo

Fuerza ejercida por un campo magnético, movimiento de una carga puntual en el interior de un campo magnético, pares de fuerzas sobre espiras de corriente.

Fuentes del campo magnético: campo magnético creado por las cargas puntuales móviles, campo magnético creado por corrientes eléctricas: Ley de Biot y Savart, definición de amperio, Ley de Am-pere. Campo magnético de un solenoide.

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UNIDAD Nº 6: Inducción magnética

Flujo magnético, Fem inducida y ley de Faraday, Ley de Lenz, Fem de movimiento. Generadores y motores, inductancia, autoinductancia, circuitos RL, energía almacenada en un campo magnético.

UNIDAD Nº 7: Corriente alterna

Corriente alterna en una resistencia, corriente alterna en bobinas y condensadores, fasores, circui-tos LC y RLC sin generador, circuitos RLC con un generador, transformadores, rectificación y amplifi-cación.

UNIDAD Nº 8: Ecuaciones de Maxwell y ondas

Corriente de desplazamiento de Maxwell y. la generalización de la ley de Ampere. Ecuaciones de Maxwell en forma integral y diferencial. Ecuación de onda para las ondas electromagnéticas, ener-gía y cantidad de movimiento de una onda electromagnética, presión de radiación. Espectro elec-tromagnético.

UNIDAD Nº 9: Óptica física

Concepto cuántico de la luz: dualidad onda partícula. Propiedades ondulatorias y particulares de la luz. Velocidad de la luz, propagación de la luz, polarización.

Interferencia y difracción: diferencia de fase y coherencia, patrones de interferencia, diagrama de dos rendijas, interferencia en películas delgadas. El experimento de Young: diagrama de difracción de una sola rendija, diagrama de interferencia-difracción de dos rendijas. Difracción y resolución, redes de difracción.

UNIDAD Nº 10: Temperatura y teoría cinética de los gases

Temperatura. Equilibrio térmico. Medida de la temperatura. Termómetro. Escalas de temperatura. Dilatación térmica.

Descripción macroscópica de un gas ideal. Teoría cinética de los gases.

UNIDAD Nº 11: Termodinámica

Concepto de calor. Calorimetría. Capacidades caloríficas. Calores específicos. Cambio de fase y calor latente. Mecanismos de transmisión del calor.

Energía. Trabajo. Primer principio. Calores específicos a presión constante y a volumen constante. Aplicaciones del primer principio a sistemas cerrados y abiertos.

Máquinas térmicas y el segundo principio de la termodinámica. Equivalencia entre los enunciados de la máquina térmica y del refrigerador. La máquina de Carnot. La escala termodinámica o absolu-ta de temperaturas. Irreversibilidad y desorden. Entropía. Entropía de un gas ideal. Cambios de en-tropía en diversos procesos. Entropía y energía utilizable.

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TRABAJOS PRÁCTICOS DE LABORATORIO

1. Experiencias básicas sobre electrostática.

2. Asociación de capacitores.

3. Ley de Ohm. Variación de la resistencia con la temperatura.

4. Circuitos de corriente continua.

5. Circuito RC. Carga y descarga de un capacitor.

6. Análisis y verificación de la fuerza magnética sobre elementos de corrientes.

7. Verificación de la ley de Faraday, ley de Lenz. Principio de funcionamiento de un motor de CC, CA y de un generador.

8. Circuitos de corriente alterna.

9. Óptica física. Difracción.

10. Dilatación lineal de sólidos.

11. Determinación del calor específico de una sustancia sólida, Calor de fusión.

BIBLIOGRAFÍA BÁSICA

“El Universo Mecánico”, Videos realizados en California Institute of Technology and The Corpo-ration for Community College, USA. Provistos por la cátedra y también disponibles en Internet, en el sitio: http://www.taringa.net/posts/videos/3361925/El-universo-mecanico-%28audio-espa%C3%B1ol%29.html

ALONSO FINN, “Campos y Ondas”, Fondo Educativo Interamericano, 1970.

BUECHE, “Física General”, Serie Schaum, 9º Ed., Mc Graw Hill, 2001.

BURBANO DE ERCILLA y otros, “Problemas de Física”, Tomo 2: Campo gravitatorio, elasticidad, termodinámica, transferencia de calor, movimientos ondulatorios y electromagnetismo, Alfaguara, México, 2005.

VAN DER MERWE, “Física General”, Teoría y 385 problemas resueltos. Ed. Mc Graw- Hill. 1977.

ESQUEMBRE y otros, “FISLETS Enseñanza de la Física con Material Interactivo”, Pearson Educa-ción, Madrid, 2004. Disponible en el sitio de la asignatura.

FEYMAN, “Física”, Tomo II, 1972.

GARCÍA, “Física con Ordenador”, Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial de Eibar, España. Disponible en el sitio: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htm

GIL y RODRÍGUEZ, “Física re-Creativa: Experimentos de Física usando nuevas tecnologías”, Pear-son Education, Buenos Aires, 2001.

HEWITT, “Física Conceptual”, Pearson, 1999. MAIZTEGUI y GLEISER. “Introducción a las Mediciones de Laboratorio”, UNC, 2000

PERELMAN, “Física Recreativa 2”, 1936. Disponible en formato pdf en el campus virtual de la asignatura.

PINZÓN, “Física: Problemas resueltos y propuestos. Conceptos fundamentales y su aplicación”, Tomos I y II, Ed. Harla, Edición 1991.

RESNIK y otros, “Física”, Tomos I y II, CECSA, 1982.

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ROBINSON y HEWITT, “Física conceptual, manual de laboratorio”, Ed. Aguilar. SEARS, “Electromagnetismo”, Ed. Aguilar, 1975. SEARS, ZEMANSKY, YOUNG y FREEDMAN, “Física Universitaria”, Tomos I y II, 1999. SERWAY, “Física” Tomos I y II, Editorial Limusa. TIPLERP, “Física moderna”, Reverté, 1989.

TIPLER, “Física para la Ciencia y la Tecnología”, Vols. 1B (Osc. y Ondas), 1C (Termodinámica), 2A (Electricidad y Magnetismo), 2B (Luz), Reverté, 2010.

TIPLER, “Física” Tomos I y II, Reverté, 1993.