departamento de fisica - Recinto Universitario de Mayagüez

departamento de fisica - Recinto Universitario de Mayagüez

Universidad de Puerto Rico
Recinto Universitario de Mayagüez
DEPARTAMENTO DE FISICA
Prontuario
A – Curso: FISI 3172 – Física II
B – Periodo Académico: Segundo Semestre 2015 - 2016
C - Descripción del curso
Principios de electricidad, magnetismo, óptica y física moderna para la ingeniería y la ciencia física.
(4 créditos-hora)
D - Libro de Texto:
Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics
Autor / Edición: Douglas C. Giancoli / Fourth Edition
E - Información general y evaluación del curso:
Profesor:
Hector Mendez
Horas de oficina:
Oficina: F-469
Lunes y Miércoles, 1:00-3:00pm

Pre-requisito del curso: FISI-3161 ó FISI-3171.

Las tareas serán on-line y equivaldrá a una nota equivalente a un examen parcial.

Se ofrecerán 4 exámenes parciales. Los exámenes parciales se ofrecerán fuera de la
hora de la clase. En caso de conflicto de horario, el examen será durante la hora de
clase. La fecha de los exámenes parciales aparecen más adelante en este prontuario.

La nota final del curso se calculará de la siguiente forma:
95% : Promedio de las mejores 4 notas entre exámenes y promedio de tareas
mas Examen de diagnostico
5% : Asistencia
Total:

100 %
La escala a ser usada para determinar su nota o calificación en el curso será:
100 - 90
89.9 - 80
79.9 - 70
69.9 - 55
54.9 - 0
-A
-B
-C
-D
-F

La asistencia a clases es compulsoria. Se verificará al comienzo de la clase. La nota de asistencia
se calcula en proporción a las horas contacto durante el semestre. 80% es la minima asistencia.

Una tardanza mayor a 10 minutos equivale a una ausencia.

Se asignarán incompletos solo si hay una razón válida para hacerlo. Desempeño pobre en la clase
no es una razón válida.

La pagina de web de la clase es http://charma.uprm.edu/~mendez/courses
en el cual se encuentras toda la información de este curso, incluyendo las lectures, liga para las
tareas enlines, etc.

Computadoras y celulares no son permitidos en el salón de clase. Si algún estudiante no sigue esta
directriz se le pedirá que abandone el salón.

No se permite el consumo de ningún tipo de alimentos en el salón de clase.

Los estudiantes que necesiten acomodo razonable según lo establece la ley ADA deben solicitar los
recursos en el decanato de estudiantes e informárselo al profesor lo más pronto posible.

Cualquier fraude académico estará sujeto a sanciones disciplinarias según descrito en el
Reglamento General de Estudiantes del Recinto Universitario de Mayagüez.

El último día para bajas parciales es el Martes, 19 de abril de 2016.
F - Objetivos generales del curso
Al final del semestre el estudiante podrá:

Identificar, especificar y reconocer las fuentes que dan lugar a los fenómenos eléctricos y
magnéticos.

Explicar el significado de, y operar con, las cantidades físicas que describen a los campos eléctrico y
magnético, con nivel algebraico, vectorial-trigonométrico y el uso de derivadas e integrales simples
en una variable (campos de alta simetría).

Aplicar leyes fundamentales de la electricidad y el magnetismo (Maxwell: Gauss, Faraday y Ampere)
y el Principio de Superposición para formular soluciones a problemas con diferentes niveles de
dificultad (algebraico, vectorial-trigonométrico, uso de derivadas e integrales simples) relacionados
con las áreas de ciencia e ingeniería.

Distinguir los elementos básicos de un circuito eléctrico (resistores, capacitores e inductores) y
esquematizar y resolver un circuito simple, con un nivel algebraico de hasta tres incógnitas.

Explicar lo que son las oscilaciones y las ondas electromagnéticas, y sus propiedades físicas y
matemáticas fundamentales.

Analizar sistemas ópticos simples usando principios de óptica geométrica y resolver los problemas
correspondientes de reflexión y refracción con nivel algebraico y trigonométrico.

Distinguir entre patrones de difracción y de interferencia de una y varias rendijas.

Explicar las condiciones de máximos y mínimos de interferencia de ondas coherentes en un punto y
aplicarlas a problemas sencillos de redes de difracción.

Reconocer y describir principios y fenómenos fundamentales de física moderna, y resolver
problemas de efecto fotoeléctrico.
G - Estrategias instruccionales:
El curso consiste de conferencias teóricas semanales en donde se presentan los conceptos y principios
básicos y fundamentales de la electricidad y el magnetismo y de práctica en la solución de ejercicios. En
ocasiones se realizarán demostraciones en donde se muestran las aplicaciones de los temas a
situaciones de la vida diaria. El curso de laboratorio Fisi3174 sirve de complemento a este curso ya que
en el mismo se realizan experimentos sobre los mismos temas que se discuten en él.
H - Lecciones, Temas, Secciones del Libro y Preguntas y Problemas Sugeridos de Asignación:
Lección
1
2
Fecha
(apx.)
Carga eléctrica y campo eléctrico. Electrostática.
Miercoles Conservación de carga. Átomo. Conductores y aislantes
20-Ene
Cargando por inducción. Ley de Coulomb. Problemas.
3
4
Viernes
22-Ene
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Temas
Lunes
25-Ene
Campo eléctrico (CE): su intensidad E. Líneas de campo.
Campos de cargas de igual signo y opuestas. Problemas.
Campo eléctrico para cargas discretas y distribuciones de
cargas continuas. Problemas
El campo eléctrico y los conductores. Movimiento de cargas
en campos eléctricos.
Dipolos eléctricos. Momento dipolar eléctrico. Torque y
energía. Problemas
Ley de Gauss. Flujo eléctrico. Problemas. Ley de Gauss.
Miercoles
27-Ene
Consecuencias de la Ley de Gauss. Campos de alta simetría.
Problemas.
Aplicaciones de la Ley de Gauss. Problemas. La Ley de
Lunes
Gauss y la Ley de Coulomb
1-Feb
Potencial eléctrico. Energía potencial eléctrica U and
diferencia en potencial ΔV. Potencial eléctrico V e intensidad
E. Problemas.
Potencial eléctrico (V) debido a cargas puntuales. V debido a
Miercoles distribuciones de carga. Superficies equipotenciales.
3-Feb
Problemas
El potencial eléctrico del dipolo. Como determinar E de V.
Energía potencial electrostática. Problemas.
Capacitancia (C), dieléctricos y almacenaje de energía
Lunes
eléctrica. Capacitancia. Determinación de la capacitancia.
8-Feb
Capacitores en series y en paralelo. Almacenaje de energía.
Miercoles eléctrica Problemas.
10-Feb
Dieléctricos. Problemas
Examen 1 – Jueves, 11 de Febrero
.
Secciones
Preguntas (Q) Problemas (P)
21(1-4)
1,2,3,4,5,6,7
21(5)
8,9,10,11,12
21(6,8)
21(7)
14,16,17,
18,19,20,
21,22
21(9,10)
23,24,25
37,39,41,46,49,
53,55
27,57,61,
21(11)
26,27
65,67,71,77,81,85
22(1-2)
1,2,3,4,5,6
1,3,5,6,7,9
22(3)
7,8,9,10
13,15,17,19,21,27
22(3-4)
11,12,13,14
33,35,40,44,65
23(1-2)
1,2,3,4,5,6,7
1,2,5,7,11,19,21,22
23(3-5)
8,9,10,11,12,1
3
25,31,39,43,72,74
23(6-8)
24(1-2)
14,15,17,
18,19
1,2,3,4,5
45,51,57,61,
75,79,84
1,5,7,9,11,17
24(3,4)
6,7,8,9,10,
24(5)
11,12, 3,15,16
21,23,27,29,
31,33,37
54,55,59.60
1,2,3,7,10,11,
13,15,17
21, 22,23,24,25
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
Lunes
15-Feb
Corriente eléctrica y resistencia. La batería eléctrica.
Corriente eléctrica.
La ley de Ohm. Resistencia R. Resistores. Resistividad.
25(1,2)
1,2,3,4,5
25(3-4)
1,5,8
Miercoles Potencia eléctrica. Potencia en los circuitos en los hogares.
17-Feb
Corriente alterna (CA).
Visión microscópica de la corriente eléctrica. Densidad de
Lunes
corriente y velocidad de deriva.
22-Feb
Circuitos CC. Resistores en series y en paralelo. Problemas.
25(5)
6,7,8,9,10,11,1 11,19,22
2
12,13,14,
32,33,34,37,41,43
25(6)
25(7-9)
15,16,17,18
19, 20
49,51,53
55,77,83
26(1-2)
1,2,3,4
Miercoles Reglas de Kirchhoff’. FEM en series y en paralelo. Cargando
24-Feb
baterías. Problemas.
Circuitos RC. Problemas.
Peligros eléctricos. Problemas generales.
Lunes
Magnetismo. Imanes y campo magnético (CM). Corrientes
29-Feb
eléctricas producen CM. Fuerza sobre corrientes eléctricas.
Problemas.
Fuerza en una carga eléctrica en un CM. Torque en un lazo
Miercoles con corriente. Momento dipolar magnético. Energía de un
2-Mar
dipolo en un CM. Problemas.
Descubrimiento y propiedades del electrón. El efecto Hall.
Problemas.
Fuentes de CM. CM debido a un alambre recto. Fuerza entre
Lunes
7-Ma
dos alambres paralelos. Problemas.
r
Ley de Ampere. CM de un solenoide y un toroide. Problemas.
Miercoles
9-Mar
26(3-4)
5,6,7,8, 11,12,
15,
14,16
1,2,3,4,5
1,5,7,8,9,15,19,
21,25
29,31,33,36,37,
42
45,48,49
76,77,89
1,5,7,9,11,12
27(4-6)
6,7,8,9,11,
13,15
17,20,25,29,33,
35,37
27(7-8)
66,69,71,73
28(4,5)
16,17,18,19,
20,21
1,2,3,4,5,6,
7,8,9
10,11,12,14,
28(6-8)
13,18,20
26(5)
26(6)
27(1-3)
28(1-3)
3,5,7,1118,19,25,
27
31,34,35,37,41,
43,46
Examen 2 – Jueves, 10 de Marzo
30
31
32
33
Ley de Biot-Savart. Materiales magnéticos.
Problemas generales.
Inducción electromagnética y la ley de Faraday. FEM
Inducida. Ley de Faraday. Ley de Lenz. FEM inducida en
conductores en movimiento. Problemas.
Generadores eléctricos. FEM y corrientes de Eddy.
Miercoles Problemas.
16-Mar
Transformadores y transmisión de potencia. Flujo magnético
variable produce campos eléctricos. Problemas.
Lunes
14-Mar
Mar 21 – 26
34
35
36
37
38
39
29(1-3)
58,59,561,
66, 67, 72
1,2,3,4,5,6,7,8, 1,2,5,9,12,25,29
9
29(4-5)
12,23,24
37,46,51
29(6-7)
14,15,16,17
54,55
30(1-3)
1,2,3,4,5
1,5,7,13,17
30(4-5)
6,7,8,9,10
23,27,29,35
30(6-7)
11,12,13,14
39, 43, 45
30(8-9)
15,16,17,
18,20
1,2,3,4,5,6,7
49,53,54,62,64
8,9,10,12,13,
15
17,19,20,25,26,
29,31
1,2,3
1,3,5,7
4,5,6,7, 10,20
9,11,15,19,23,25
8,13,14,15,
17,18
32,35,39,41,43,
45,49
53,54,57,61,66
33(1)
1,2,3,4
1,3,5,7
33(2)
5,6,7,8
9,14,15,16
33(3-5)
26,27,32,90
34(1-2)
9,11,13,14,15,
17
18,19,20,
21,23,24
1,2,3,4
34(3)
6,7,9,10
3,5,6,9,13
34(5)
12,13,14,15
23,25,31,53
35(1,4)
1,2,3,4,5,8
1,3,7,9
35(5,7, 10)
17,18,19
30,31,33,36, 44
RECESO ACADÉMICO - SEMANA SANTA
Inductancia, oscilaciones electromag. y circuito CA
Inductancia mutua. Auto inductancia. Energía en el CM. Prob.
Circuitos LR con CC. Circuitos LC y oscilaciones
electromagnéticas. Problemas.
Circuito oscilatorio LRC. Circuitos CA y fuentes CA.
Miercoles Problemas.
30-Mar
Circuitos LRC con CA. Resonancia en circuitos en series
Problemas.
Ecuaciones de Maxwell y ondas electromagnéticas. CE
Lunes
4-Abr
variables producen CM. Corriente de desplazamiento y
ecuaciones de Maxwell. Ondas EM. Problemas.
Miercoles Luz como onda EM. Espectro EM. Midiendo la rapidez de la
6-Abr
luz. Vector de Poynting. Presión de radiación. Problemas.
Lunes
28-Mar
31(1-4)
31(6-9)
1,3,5
Examen 3 – Jueves, 7 de Abril
Martes, 12 de Abril – DIA VIERNES
40
41
Luz: reflexión y refracción. El modelo de rayos de luz.
32(1-2)
Miercoles Reflexión. Formación de imágenes por espejos planos. Probs.
13-Abr
Formación de imágenes por espejos esféricos. Problemas.
32(3)
Viernes, 15 de Abril – Justas Atléticas Interuniversitarias
42
43
44
45
46
47
48
49
50
Índice de refracción. Refracción: ley de Snell. Reflexión
interna total. Fibra óptica. Problemas.
Espectro visible y dispersión.
Problemas Generales de refracción.
Lentes e instrumentos ópticos.
Miercoles Lentes delgados y trazado de rayos. Problemas.
20-Abr
La ecuación de los lentes delgados. Magnificación.
Problemas.
Combinación de lentes. Ecuación del fabricante de lentes.
Lunes
Problemas.
25-Abr
El ojo humano. Lentes correctivos. Lupa. Telescopios.
Problemas.
Naturaleza ondulatoria de la luz. Interferencia. Onda vs
Miercoles partícula; Principio de Huygens: difracción y refracción.
27-Abr
Interferencia: Experimento de Young de la rendija doble.
Problemas.
Interferencia en películas delgadas. Problemas.
Lunes
18-Abr
32(4-5; 7)
32(6)
33(6-8)
41,49
1
Examen 4 - Viernes, 29 de Abril
51
52
Lunes
2-May
Difracción y polarización. Difracción por una rendija sencilla
o disco. Límites de resolución. Problemas.
Rejilla de difracción. Problemas.
53
54
55
56
Polarización. Leyes de Malus y de Brewster. Problemas.
Miercoles
4-May
Inicios de la teoría cuántica y modelos del átomo. Efecto
fotoeléctrico. Dualidad onda-partícula. Principio de
complementariedad. Problemas.
Primeros modelos del átomo. Espectro atómico: clave para la
Lunes
estructura atómica. Problemas.
9-May
El modelo de Bohr. La hipótesis de De Broglie y sus
aplicaciones al átomo. Problemas.
35(11)
21,22
52,55,56,75,77
37(2, 6, 7)
1,2,3,5,6,8
7,9,15,17,
21,40,41,45
37(9-10)
19,20, 25
54,55,56
37(11-12)
22,26,28
58,59,68
I - NOTAS Y RECOMENDACIONES AL ESTUDIANTE:
En el prontuario aparecen subrayados los títulos de cada capítulo y los nombres de algunos temas. Se indican
todas las secciones del libro de texto que deben ser estudiadas por cada clase.
Se indican igualmente preguntas (Q) y problemas (P) que el estudiante debe resolver como parte de su estudio
personal. Representan la ejercitación aconsejable para lograr aprobar la asignatura. Si el estudiante desea
prepararse para obtener un alto rendimiento, posiblemente deberá resolver un mayor número de problemas.
Las fechas para cada examen se indican en el Prontuario. Los contenidos de estos estarán disponibles en la
plataforma “ecourses” y serán avisados en clase al menos una semana antes de cada examen. Las asignaciones
no afectan la nota, solo tienen el propósito de forzarlo a mantenerse al día en el estudio de los temas. No espere a
última hora para completarlas.
El pre-requisito del curso es el curso de FISI3171 por lo que se entiende que el curso tiene un nivel de
sofisticación matemática que incluye el cálculo diferencial e integral. Se espera que el estudiante comprenda el
significado del concepto de los diferenciales y las derivadas, así como el de la integral de una función.
Es necesario que como parte de su estudio lea comprensivamente los ejemplos y problemas resueltos de cada
capítulo. No estudie los problemas tratando de memorizar pasos, pues estos cambian de problema a problema,
sino tratando de comprender qué razonamiento físico permite dar cada paso, por qué se usa una ecuación y no
otra, cómo se realiza cada despeje, por qué se descompone cada vector en la forma en que se hace, etc.
Al estudiar, no se limite a “leer” con la seguridad de que “entendió”. Haga usted cada paso con papel y lápiz, y
procese los pasos intermedios uno por uno: sólo así adquirirá la habilidad real para hacer los problemas con cierta
rapidez. No espere la hora del examen para darse cuenta de que no sabe cómo dar un paso que le parecía haber
comprendido cuando “leyó” algún problema parecido.
Conteste la mayor cantidad de preguntas del final del capítulo posibles. El ser capaz de contestarlas es indicativo
de su nivel de entendimiento de los conceptos que se discuten en cada capítulo. El entendimiento de los
conceptos es fundamental para poder resolver los problemas del final de cada capítulo.
J – Fechas significativas:
Viernes, 15 de agosto – Comienzan las clases
Lunes, 18 de enero – Feriado – Natalicio del Dr. Martin Luther King Jr.
Viernes, 22 de enero – Clases de lunes
Lunes, 15 de febrero – Feriado – Día de los Presidentes y de los Próceres Puertorriqueños
Lunes 21 al sábado 26 de marzo – Receso Académico de Semana Santa
Martes 12 de abril – Clases de viernes
Viernes, 15 de abril – Receso Académico – Justas Interuniversitarias (Tentativo)
Martes, 19 de abril – Último día de bajas parciales - UDBP
Martes, 3 de mayo – Último día para ofrecer exámenes parciales - UDEP
Martes, 10 de mayo – Último día de clases - UDC
Miércoles, 11de mayo – Período de repaso
Miercoles, 12 al viernes 20 de mayo – Periodo de exámenes finales
Lunes, 23 de mayo, 1:00 PM – Entrega de notas