G1031225 - Técnicas Experimentais II (Técnicas Experimentais) - Curso 2013/2014
Información
- Créditos ECTS
- Créditos ECTS: 12.00
- Total: 12.0
- Horas ECTS
- Clase Expositiva: 24.00
- Clase Interactiva Laboratorio: 72.00
- Horas de Titorías: 6.00
- Total: 102.0
Outros Datos
- Tipo: Materia Ordinaria Grao RD 1393/2007
- Departamentos: Física Aplicada, Física da Materia Condensada, Física de Partículas, Física de Partículas
- Áreas: Electromagnetismo, Física da Materia Condensada, Física Atómica, Molecular e Nuclear, Física Teórica
- Centro: Facultade de Física
- Convocatoria: Anual de Titulacións de Grao/Máster
- Docencia e Matrícula: null
Profesores
Horarios
| Nome | Tipo Grupo | Tipo Docencia | Horario Clase | Horario exames |
|---|---|---|---|---|
| Grupo /CLE_01 | Ordinario | Clase Expositiva | SI | SI |
| Grupo /CLIL_01 | Ordinario | Clase Interactiva Laboratorio | NON | NON |
| Grupo /CLIL_02 | Ordinario | Clase Interactiva Laboratorio | NON | NON |
| Grupo /CLIL_03 | Ordinario | Clase Interactiva Laboratorio | NON | NON |
| Grupo /CLIL_04 | Horarios | Clase Interactiva Laboratorio | NON | NON |
| Grupo /TI-ECTS01 | Ordinario | Horas de Titorías | NON | NON |
| Grupo /TI-ECTS02 | Ordinario | Horas de Titorías | NON | NON |
| Grupo /TI-ECTS03 | Ordinario | Horas de Titorías | NON | NON |
| Grupo /TI-ECTS04 | Ordinario | Horas de Titorías | NON | NON |
| Grupo /TI-ECTS05 | Ordinario | Horas de Titorías | NON | NON |
Programa
Existen programas da materia para os seguintes idiomas:
Obxectivos da materia
Familiarizar aos e ás estudantes cos aspectos experimentais fundamentais que concirnen ás materias de Mecánica, Electromagnetismo e Termodinámica, e cos conceptos elementais relativos ao papel da experimentación na falsación de teorías físicas. A Estatística busca o mellor tratamento analítico dos datos medidos no laboratorio. O laboratorio busca a experimentación sobre os principios e leis básicas das materias anteriormente citadas, e en particular a apreciación crítica da compatibilidade entre estes modelos teóricos e os datos obtidos experimentalmente. Estes traballos serven de fundamento para experiencias máis sofisticadas que se desenvolverán no segundo ciclo do Grado. Co obxecto de proporcionar unha mellor aprendizaxe da materia, disporase de tres laboratorios diferentes, especializado cada un deles nunha das tres materias anteriormente reseñadas.
Contidos
Estatística:
ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA. Distribucións de frecuencia e medidas características de centralidade, dispersión, simetría e apuntamento. Representación de datos.
TEORÍA DE PROBABILIDADES. Definición e propiedades da probabilidade.
Probabilidade condicionada: Teorema de Bayes. Variables aleatorias. Distribución de probabilidade dunha variable aleatoria. Distribución binomial. Lei dos grandes números. Distribución de Poisson. Distribución normal ou de Gauss. Teorema do límite central.
MÉTODOS ESTADÍSTICOS. Estimadores de parámetros da poboación. Estimación por
intervalos: Intervalos de confianza. Aplicación a incertezas de medida. Método de
mínimos cadrados: Regresión lineal. Estimación de parámetros. Regresión
polinómica. Método de máxima verosimilitude.
Laboratorio de Termodinámica:
SEGUNDO PRINCIPIO DA TERMODINÁMICA. A bomba de calor mecánica. A bomba de calor termoeléctrica.
COMPORTAMIENTO FLUÍDO. Isotermas PVT do gas etano. Estudo da rexión de coexistencia das fases líquida e vapor: Punto critico Expansión dun gas, estudo do efecto Joule-Thomson.
EQUILIBRIO DE FASES DE SISTEMAS SIMPLES. Equilibrio líquido-vapor da auga ata presións de 10 at. Equilibrio líquido-vapor do etanol ata presións de 10 at.
EQUILIBRIO DE FASES DUN SISTEMA BINARIO. Densidade do sistema binario auga-alcohol.
Equilibrio líquido-vapor do sistema binario auga-alcohol. Crioscopía: Temperatura de conxelación do sistema auga-glucosa e sacarosa.
FENÓMENOS TERMOELÉCTRICOS. Xeración de forza electromotriz: Efecto Seebeck. Refrixeración termoeléctrica: Efecto Peltier.
RADIACIÓN TÉRMICA. A temperatura e a radiación térmica: Lei de Stefan-Boltzmann. Distribución espacial da enerxía: Lei de Kirchoff. Distribución espectral da radiación térmica: Lei de Planck. Estudo do rendemento dunha placa solar.
Laboratorio de Mecánica:
ANÁLISE DE MOVEMENTO EN MECÁNICA CLÁSICA E RELATIVISTA. Conservación de enerxía e momento. Movemento de rotación. Forza gravitatoria. Forzas non inerciais.
OSCILACIÓNS. Oscilacións e resonancia. Oscilacións acopladas.
EFECTOS ONDULATORIOS. Ondas lonxitudinais e transversais. Polarización. Ondas estacionarias. Difracción en microondas.
Laboratorio de Electromagnetismo:
ELECTROSTÁTICA. Ecuación de Laplace e resistividade superficial. Enerxía e forzas en electrostática: Forza sobre as armaduras dun condensador e determinación da permitividade dieléctrica.
MAGNETOSTÁTICA. Enerxía e forzas en magnetostática, forza sobre unha corrente.
Enerxía e momentos en magnetostática, momento sobre unha espira.
ELECTROMAGNETISMO. Lei de inducción de Faraday. Determinación das propiedades eléctricas e magnéticas de materiais.
CIRCUÍTOS. Análisise de circuítos sinxelos no dominio de frecuencias e tempos. Filtros: Obtención do espectro de Fourier dun sinal.
Bibliografía básica e complementaria
A) Estatística:
• L. M. Varela, F. Gómez, J. Carrete. Tratamiento de Datos Físicos. Servizo de Publicacións e Intercambio Científico. Universidade de Santiago. 2010.
• Daniel Peña. Fundamentos de Estadística. Alianza Editorial, 2008.
• George C. Canavos, Probabilidad y Estadística. Aplicaciones y Métodos. Ed. McGraw Hill, 2003.
• T. H. Wonnacott, R. J. Wonnacott, Introducción a la estadística, Ed Limusa, 1987.
• Spiegel Murray, Probabilidad y Estadística, Ed. McGrawHill, 2003
B) Laboratorio de Termodinámica:
• F. W. Sears, Termodinámica, 1980
• M.W. Zemansky, Calor y Termodinámica, 1944
• H. B. Callen Termodinámica
C) Laboratorio de Mecánica:
• A.P. French. Relatividad Especial. Editorial Reverté, 2008.
• A.P. French. Vibraciones y Ondas. Editorial Reverté, 2008.
• A.P. French. Mecánica Newtoniana. Editorial Reverté, 2008.
D) Laboratorio de Electromagnetismo:
• Wangness, R. K., Campos Electromagneticos, Ed. Limusa, 1994.
• Edminister, J. A., Circuitos Eléctricos, McGraw-Hill, 1994.
Competencias
• Coñecemento das técnicas de medida de propiedades físicas fundamentais: lonxitudes, ángulos, masas, tempos, temperaturas, voltaxes e intensidades eléctricas, etc.
• Coñecemento das tecnoloxías e sistemas experimentais empregados na investigación dentro do ámbito da Física.
• Coñecemento das técnicas do tratamento estatístico dos datos experimentais incluíndo as súas incertezas.
• Coñecemento e destreza no manexo das técnicas experimentais básicas de uso máis frecuente no ámbito da Mecánica, Termodinámica e Electromagnetismo.
• Capacidade para aplicar a teoría á práctica no contexto dun laboratorio de alumnos no ámbito da Física.
• Coñecemento claro de como se deseña un estudo para permitir probar unha hipótese.
• Competencia técnica e científica para asegurar a consecución de resultados precisos e reproducibles a partir dos cales póidanse sacar conclusións válidas na área científica.
• Demostrar habilidade para executar e implementar de forma práctica as normas de seguridade nun laboratorio de Física.
• Demostrar un bo coñecemento e unha destreza no manexo das ferramentas informáticas básicas de maior relevancia no ámbito da Física.
• Demostrar unha boa capacidade de acceder por procuras electrónicas en bases de datos á literatura científica e técnica.
• Demostrar unha boa capacidade de comprender e criticar a literatura científica da súa área de especialización.
• Capacidade de identificar unha cuestión ou hipótese significativa sobre un tema ou problema e formular os obxectivos, deseño e seguimento dun proxecto para abordar a súa solución.
• Demostrar unha boa capacidade de comunicación oral e escrita para presentar dun xeito eficaz, con soltura e confianza, os resultados dun traballo experimental para a súa avaliación crítica por colegas ou revisores.
• Demostrar unha boa capacidade de divulgación científica fronte a un público non especializado, prestando unha atención especial ás implicacións sociais dos avances científicos.
• Demostrar unha boa comprensión dos aspectos éticos do exercicio profesional.
Así mesmo, o programa formativo de Técnicas Experimentais II fomentará o desenvolvemento e consolidación de competencias xenéricas “transversais” que son consideradas fundamentais para a futura actividade profesional dos Graduados, entre as que cabería destacar:
- Comprensión do valor e dos límites do método científico.
- Capacidade de razoamento crítico e autocrítico.
- Capacidade de análise e de síntese.
- Capacidade de aplicar os coñecementos á práctica.
- Capacidade de resolver problemas complexos.
- Capacidade de xerar novas ideas (creatividade).
- Iniciativa e espírito emprendedor.
- Capacidade de auto-avaliación e recoñecemento da necesidade da mellora persoal continua.
- Capacidade de actualizar o coñecemento de forma autónoma.
- Habilidade para traballar en equipos multidisciplinares.
- Capacidade para buscar, analizar e xestionar a información, incluíndo a capacidade de interpretación e avaliación.
- Destreza no manexo das ferramentas informáticas básicas.
- Compromiso ético.
- Comunicación oral e escrita en español e en inglés.
Metodoloxía da ensinanza
Normas xerais
As Técnicas Experimentais II comezan o primeiro día do curso académico coas clases expositivas e interactivas de Estatística, ás que acudirá o grupo completo (expositivas) ou subgrupos de vinte alumno por hora de clase interactiva, e que se prolongarán durante as tres/catro primeiras semanas do curso a razón de dúas horas diarias excluíndo os mércores. Antes de rematar a parte de Estatística fixarase a data para o exame desta parte que se realizará nun prazo de tempo breve.
O luns da cuarta semana daranse as indicacións xerais sobre os laboratorios para continuar de inmediato coa parte correspondinte de Termodinámica. As clases de pizarra correspondentes a este laboratorio prolongaranse ao longo desa cuarta semana, a razón tamén de dúas horas diarias e co mesmo horario anterior, excluíndo tamén os mércores. A partir desto, indicaranse datas concretas para o inicio dos laboratorios de Mecánica e Electromagnetismo.
Cada grupo estará, en cada un dos laboratorios un total de seis sesións de catro horas diarias en horario de mañás e de luns a venres, exceptuando os mércores.
Requisitos previos recomendados: Física Xeral I, II. Métodos Matemáticos I-III. Técnicas Experimentais I.
Indicación metodolóxica específica para a materia: Para a parte de Estatística, a metodoloxía consistirá fundamentalmente en clases teóricas e seminarios. As partes de laboratorio seguen a metodoloxía xeral do laboratorio.
Normas particulares
• Estatística
Como quedou dito, esta parte é eminentemente teórica e se desenvolverá nun tempo aproximado de 30 horas, das cales 22 serán de tipo expositivo e 8 de tipo interactivo. Nas leccións expositivas presentaranse os contidos de cada un dos capítulos do programa, seguindo de xeito preferente un manual ("Tratamento de datos físicos", L. M. Varela, F. Gómez, J. Carrete), aínda que algúns dos temas serán desenvolvidos a partir de apuntamentos entregados polos profesores encargados da materia. Ao final de cada semana de clases realizarase un exame tipo test sobre os contidos vistos durante a correspondente semana. Finalmente realizarase un exame final desta parte en data próxima á finalización das clases.
• Laboratorio de Termodinámica:
Previamente á entrada do alumno no laboratorio, e durante un tempo aproximado de 8 horas, proporcionaránselle na aula os coñecementos xerais necesarios sobre todas as prácticas do laboratorio. No Laboratorio de Termodinámica non se darán guións. Cada alumno preparará o guión do que vai desenvolver nesa práctica axudado por las clases previas, polo material que porá el profesor a súa disposición, pola bibliografía e pola titoría persoal. Logo estableceranse os grupos e parellas para o traballo propiamente de laboratorio.
Ao comezo de cada sesión o profesor preguntará individualmente polo contido do guión e valorará individualmente a comprensión de cada alumno sobre a práctica que vai desenvolver.
Cada grupo estará tres sesións de dous días, a razón de catro horas diarias, en cada laboratorio. Estas sesións estarán separadas por un espazo de tempo suficiente para que cada alumno poida procesar os datos obtidos durante eses dous días, e dos que fará unha proba antes do comezo da seguinte sesión. A data da proba correspondente á última sesión do laboratorios será determinada polo profesor.
• Laboratorio de Mecánica:
As sesións correspondentes ao laboratorio de Mecánica terán lugar durante o 2º cuadrimestre. Ao comezo do devandito cuadrimestre publicarase o calendario coas sesións de prácticas en cada un dos grupos. As prácticas dispón duns guións que se distribuirán aos alumnos antes de que comecen nunha primeira sesión informativa. Cada grupo terá ademais seis sesións no laboratorio, a razón de catro horas diarias. Estas sesións estarán separadas por un espazo de tempo suficiente para que cada alumno poida procesar os datos obtidos durante eses dous días, que serán avaliados durante a seguinte sesión. A última sesión servirá para completar as avaliacións, para completar ou repetir algunha práctica e a cada alumno se le indicará unha práctica sobre a que ten que presentar un informe nun prazo de 15 días.
• Laboratorio de Electromagnetismo:
As sesións correspondentes ao laboratorio de Electromagnetismo terán lugar durante el 2º cuadrimestre. Ao comezo do devandito cuadrimestre publicarase o calendario coas sesións de prácticas de cada un dos grupos. As prácticas dispón duns guións que se deixarán na fotocopiadora. Nestes guións detallase tanto o procedemento experimental como o procedemento para a elaboración da memoria. Unha vez concluídas as sesións de prácticas, os alumnos disporán de 2 semanas para entregar unha memoria individual das prácticas que lle fosen asignadas.
Sistema de evaluación
Para a avaliación desta materia teranse en conta os seguintes factores
a) Asistencia ás clases interactivas,
b) Actitude no aula/laboratorio.
c) Entrega de problemas e traballos propostos
d) Memoria co traballo no laboratorio.
e) Exames parciais.
f) Exame final sobre os contidos da materia.
Para aprobar esta materia, é preciso realizar tódolos traballos, prácticas de laboratorio e memorias encomendados individualmente e ademais aprobar independentemente cada unha das súas catro partes, estatística, mecánica, electromagnetismo e termodinámica. Admítese compensar un suspenso nunha (e só nunha) das partes, sempre que a nota da mesma non sexa inferior a 4, e que a media das cualificacións obtidas nas catro partes sexa superior a 5 (sobre 10).
Na parte de Estatística, establécese un sistema combinado de avaliación consistente en avaliación continua e exame final. A cualificación final do alumno será a maior entre: i) a cualificación da avaliación continua, e ii) a cualificación do exame final. No que respecta aos métodos de avaliación continua usaranse preferentemente controis -que caso de ser superados compensaranse no exame final- e a asistencia ás leccións interactivas (ata un 10% por asistencia cando esta supere o 80% das clases).
Tempo de estudo e traballo persoal
Clases de pizarra en grupo grande 25
Clases de pizarra en grupo reducido 10
Clases con ordenador/laboratorio en grupo reducido 90
Titorías en grupo reducidosen ordenador/laboratorio 5
Estudio autónomo individual ou en grupo 60
Escritura de exercicios, conclusións ou outros traballos 85
Programación/experimentación ou outros traballos en ordenador/laboratorio 30
Lecturas recomendadas, actividades en biblioteca ou similar 5
Recomendacións para o estudo da materia
Pola súa propia natureza, esta disciplina é fundamentalmente práctica, aínda que inclúe na primeira parte unha introdución teórica á Estatística matemática, indispensable para o tratamento dos datos resultado dos experimentos físicos. Para optimizar o tempo de permanencia no laboratorio, aparte dos créditos destinados á Estatística, incluiranse sesións previas na aula para informar ás e aos estudantes sobre os materiais, posibilidades e finalidades das diferentes prácticas existentes nos laboratorios. De acordo co dito anteriormente, o programa desta asignatura divídese en catro partes de idéntica duración, unha adicada ao tratamento estatístico dos datos e as outras tres ás técnicas experimentais de Mecánica, Electromagnetismo e Termodinámica. Durante o desenvolvemento da parte teórica requirirase ó alumnado a entrega de diversos problemas en datas sinaladas para a evaluación continua dos seus coñecementos. Asimesmo, logo do paso polo laboratorio, e no prazo de tempo indicado polo profesor ou profesora, cada alumno deberá entregar ben o caderno de laboratorio, ben unha memoria independente, segundo se lle indique, onde, en calquera das opcións, deberá incorporarse o tratamento dos datos así como os resultados e -moi especialmente- as conclusións obtidas en cada unha das prácticas realizadas.