Este documento presenta la descripción de un curso de Ondas y Laboratorio. Proporciona información sobre los objetivos, competencias, contenidos temáticos, estrategias de evaluación y enseñanza. El curso busca desarrollar habilidades relacionadas con ondas mecánicas, electromagnéticas y óptica a través de clases teóricas y prácticas de laboratorio.
1. IDENTIFICACIÓN
Asignatura Ondas y Laboratorio
Área Ciencias Básicas Nivel 5
Código OLF54 Pensum
Correquisito(s) Prerrequisito(s) CLF44,CVW74
Créditos 4 TPS TIS TPT TIT
JUSTIFICACIÓN
El último tópico de las físicas básicas en la formación de un físico, lo constituye es estudio de las
vibraciones y ondas. Esta área del conocimiento le proporciona los elementos fundamentales para la
comprensión de temas como sistemas en estados resonantes, procesamiento de señales,
procesamiento de imágenes, teoría de la información, comunicaciones ópticas, comunicaciones por
medios electrónicos, entre otros.
El acompañamiento al marco teórico de la teoría de ondas y óptica con sesiones de laboratorio,
completa la preparación básica necesaria para enfrentar áreas como la física moderna y la teoría de
Fourier para las aplicaciones ópticas.
El esfuerzo y la dedicación a esta área del conocimiento, es garantía para una buena preparación
que se requiere para encarar futuros retos en la formación profesional.
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar competenciasen el individuo que le permitan racionalmente dar explicación y solución
a problemas y situaciones, ambos relacionados con el fenómeno ondulatorio, tanto mecánico como
electromagnético.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Aplicar las ecuaciones diferenciales de campo y la solución a la ecuación de onda en situaciones
relacionadas con cuerdas, barras, resortes, columnas de aire y sistemas resonantes.
Deducir a partir de principios y teoremas, las leyes de la reflexión y refracción de ondas
electromagnéticas principalmente.
Aplicar los conceptos fundamentales de la óptica geométrica,en la formación de imágenes en
instrumentos como espejos, superficies refringentes, lentes y sistemas compuestos.
Establecer criterios o condiciones bajo los cuales se presenta polarización, interferencia y difracción
de la luz.
COMPETENCIAS Y CONTENIDO TEMÁTICO
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2. CONTENIDOS INDICADORES DE
COMPETENCIA
TEMÁTICOS LOGROS
Identificar entre todos los Definición de movimiento Aplica claramente las
movimientos periódicos en la oscilatorio. Cinemática del ecuaciones de la cinemática en
naturaleza, los que son movimiento armónico simple. el movimiento armónico
oscilatorios y dentro de estos Dinámica del movimiento simple.
los que son movimientos armónico simple. Sistema Identifica mediante
armónicos simples, junto con masa-resorte.Péndulo simple. argumentos dinámicos, si una
sus propiedades y métodos de Péndulo compuesto. Péndulo partícula describe un
solución a situaciones físicas de torsión. Superposición de movimiento armónico simple.
sencillas. dos movimientos armónicos Explica con ejemplos los tres
simples en la misma dirección. tipos de oscilaciones
Superposición de dos amortiguadas .
movimientos armónicos Explica claramente los tópicos
simples en direcciones de oscilaciones sub-
perpendiculares. Movimiento amortiguadas forzadas y
oscilatorio amortiguado. resonancia, esencialmente en
Movimiento oscilatorio sistemas mecánicos.
forzado. Análisis de Fourier. Explica la importancia del
análisis de Fourier.
Aplicar soluciones a Introducción. Tipos de ondas: Establece con claridad la
fenómenos de tipo ondulatorio longitudinales y transversales. clasificación de las ondas
una vez establecidas la Descripción matemática de la Deduce fácilmente la ecuación
ecuaciones diferenciales de propagación del movimiento diferencial del movimiento
campo, y las condiciones ondulatorio. Ecuación ondulatorio.
iniciales y de frontera si las diferencial del movimiento Expone las características mas
hay. ondulatorio. Ondas relevantes de los movimientos
transversales en una cuerda. ondulatorios en cuerdas,
Ondas longitudinales en una barras, resortes y columnas de
barra. Ondas transversales en aire.
una barra. Ondas Explica con argumentos los
longitudinales en una columna fenómenos de reflexión y
de gas.Ondas longitudinales en transmisión de las ondas.
un resorte. Reflexión y Discute la diferencia entre la
transmisión de las ondas. superposición de oscilaciones
Propagación de la energía en y la superposición de ondas.
una onda. Superposición de Diferencia entre una onda
ondas. Ondas estacionarias. estacionaria y una onda
Efecto Doppler. viajera.
Explica la característica más
importante del efecto Doppler.
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3. Aplicar las ecuaciones de Ondas Electromagnéticas Obtiene la ecuación diferencial
Maxwell a la solución de Planas. Energía y Momento de del campo electromagnético a
problemas y al estudio de una Onda Electromagnética. partir de las ecuaciones de
tópicos relacionados con la Presión de Radiación. Maxwell.
propagación de ondas Principio de Huygens. Explica con claridad las
electromagnéticas en el vacío y Teorema de Malus. Principio propiedades de una onda
en la materia de Fermat del tiempo electromagnética tales como su
estacionario energía y momento.
Reflexión y Refracción de Utiliza en la solución de
ondas planas. Coeficientes de situaciones sencillas, el
Fresnel. principio de Huygens, teorema
de Malus y el principio de
Fermat.
Obtiene las leyes de reflexión
y refracción utilizando ondas
planas.
Aplica los coeficientes de
Fresnel en la solución de
problemas.
Aplicar los principios y leyes Reflexión en una superficie Construye con ayuda de los
de la Óptica Geométrica al esférica. Refracción en una rayos principales,imágenes en
estudio de la propagación de la superficie esférica un espejo esférico, superficie
luz en medios dieléctricos, y a refringenteLentes. esférica refringente y lentes .
la formación de imágenes en Instrumentos ópticos. Logra definir, cuando un
superficies esféricas, Dispersión en un prisma. sistema es convergente o
refringentes y lentes. divergente.
Deduce la ecuación que
relaciona la posición y la
imagen
Deduce la ecuación para el
aumento lateral de espejos
superficies refringentes y
lentes.
Aplicar los conceptos y Interferencia de ondas de dos Explica las condiciones para
desarrollos teóricos de las fuentes sincrónicas. que se produzcan los
propiedades de interferencia y Interferencia de ondas de fenómenos de interferencia y
difracción de la luz en la varias fuentes sincrónicas. difracción.
solución de problemas y Difracción de Fraunhofer por Ilustra aplicaciones de los
situaciones sencillas. una rendija rectangular. fenómenos citados en el campo
Difracción de Fraunhofer por de la metrología.
dos rendijas rectangulares Aplica las ecuaciones de la
paralelas. óptica física en la solución de
Difracción de Fraunhofer de un problemas sencillos.
orificio circular.
Redes de difracción.
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4. ESTRATEGIA DE SEGUIMIENTO Y EVALUACIÓN
Para el curso de Ondas y Laboratorio, se establece la siguiente evaluación:
Primer parcial: Oscilaciones con un valor de 18%
Segundo parcial: Movimiento ondulatorio (ondas mecánicas), con un valor de 18%
Tercer parcial: Ondas electromagnéticas, con un valor de 18%
Final: Óptica geométrica y física, con un valor del 20%
Prácticas de laboratorio con un valor de 16%
Trabajo independiente con un valor de 10%.
ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS / METODOLÓGICAS
• Antes de cada sesión de clase, el estudiante debe al menos haber leído los conceptos
teóricos de los tópicos que se van a tratar en dicha sesión.
• En cada sesión al comienzo, el docente realizará una síntesis de los tópicos a tratar.
• En cada sesión de clase, el docente deja actividades pendientes que pueden ser pequeñas
consultas, llevar a cabo ciertos desarrollos matemáticos que complementen lo visto en esa sesión,
entre otros.
• Cada sesión requiere del estudiante la realización de unos cuantos ejercicios o problemas
sugeridos por el profesor.
• Cada semana, hay una sesión de 2 horas para asesorar al estudiante en las actividades
sugeridas en los dos últimos ítems.
• Adicionalmente, como este es un curso teórico práctico, se debe realizar un determinado
números de prácticas de laboratorio. En este momento hay diseñadas 11 sesiones de prácticas.
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5. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICAS
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