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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




                                                   1
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.




                                                2
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.




                                                   3
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.




                                                  4
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICAS

Alonso, M. y Finn, E., Física: Mecánica, Vol. 1, Fondo Educativo Interamericano, S. A.
1976,México

Alonso,M.       y     Finn,E.,       Física:Campos      y      Ondas,Vol.2,Fondo          educativo
interamericano,S.A.1976,Mexico

Serway,R., Física.TomoI,cuartaedición,McGraw-Hill Interamericana editors,1997,Mexico

Serway,R.,Física.TomoII,cuarta edición, McGraw-Hill Interamericana editors,1997,Mexico.

Sears,F., Zemansky, M.,Young,H. y Fredman, R., Física Universitaria.TomoI,novena edición,
Addison Wesley Longman,Mexico,1998.

Sears,F., Zemansky, M.,Young,H. y Fredman, R., Física Universitaria.TomoI I, novena edición,
Addison Wesley Longman,Mexico,1999.

Fishbane,P.,Gasiorowicz,S. y Thornton,S.,Física para Ciencias e Ingeniería,Vol.1,primera
edición,Prentice Hall Hispanoamericana,Mexico,1994.

Fishbane,P.,Gasiorowicz,S. y Thornton,S., Física para Ciencias e Ingeniería,Vol.2,primera
edición,Prentice Hall Hispanoamericana,Mexico,1994.

Gettys, W.,Keller,F. y Skore,M.,Física Clásica y Moderna,Mcgraw-Hill,1991,Madrid.

Resnick,R.,     Halliday,D.    y     Krane,K.,Física.Vol.1,quinta    edición,     grupo      Patria
Cultural,S.A.,2002,Mexico.

Resnick,R.,     Halliday,D.    y     Krane,K.,Física.Vol.2,quinta    edición,     grupo      Patria
Cultural,S.A.,2002,Mexico.

Burke,J. y Lea,S.,La naturaleza de las cosas.Vol.1, International Thomson Editores,Mexico,1999.

Burke,J. y Lea,S.,La naturaleza de las cosas.Vol.2 ,International Thomson Editores,Mexico,1999.

Hecht,E.,Física  1.Algebra       y    Trigonometría,segunda     edición,International     Thomson
Editores,1998,Mexico.

Hecht,E.,Física  2.Algebra       y    Trigonometría,segunda     edición,International     Thomson
Editores,1998,Mexico.

Giancoli, D.,Física.Principios con Aplicaciones,sexta edición,Pearson Educación,Mexico,2006.




                                                5

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Micro Ondas y 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 1
  • 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. 2
  • 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. 3
  • 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. 4
  • 5. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICAS Alonso, M. y Finn, E., Física: Mecánica, Vol. 1, Fondo Educativo Interamericano, S. A. 1976,México Alonso,M. y Finn,E., Física:Campos y Ondas,Vol.2,Fondo educativo interamericano,S.A.1976,Mexico Serway,R., Física.TomoI,cuartaedición,McGraw-Hill Interamericana editors,1997,Mexico Serway,R.,Física.TomoII,cuarta edición, McGraw-Hill Interamericana editors,1997,Mexico. Sears,F., Zemansky, M.,Young,H. y Fredman, R., Física Universitaria.TomoI,novena edición, Addison Wesley Longman,Mexico,1998. Sears,F., Zemansky, M.,Young,H. y Fredman, R., Física Universitaria.TomoI I, novena edición, Addison Wesley Longman,Mexico,1999. Fishbane,P.,Gasiorowicz,S. y Thornton,S.,Física para Ciencias e Ingeniería,Vol.1,primera edición,Prentice Hall Hispanoamericana,Mexico,1994. Fishbane,P.,Gasiorowicz,S. y Thornton,S., Física para Ciencias e Ingeniería,Vol.2,primera edición,Prentice Hall Hispanoamericana,Mexico,1994. Gettys, W.,Keller,F. y Skore,M.,Física Clásica y Moderna,Mcgraw-Hill,1991,Madrid. Resnick,R., Halliday,D. y Krane,K.,Física.Vol.1,quinta edición, grupo Patria Cultural,S.A.,2002,Mexico. Resnick,R., Halliday,D. y Krane,K.,Física.Vol.2,quinta edición, grupo Patria Cultural,S.A.,2002,Mexico. Burke,J. y Lea,S.,La naturaleza de las cosas.Vol.1, International Thomson Editores,Mexico,1999. Burke,J. y Lea,S.,La naturaleza de las cosas.Vol.2 ,International Thomson Editores,Mexico,1999. Hecht,E.,Física 1.Algebra y Trigonometría,segunda edición,International Thomson Editores,1998,Mexico. Hecht,E.,Física 2.Algebra y Trigonometría,segunda edición,International Thomson Editores,1998,Mexico. Giancoli, D.,Física.Principios con Aplicaciones,sexta edición,Pearson Educación,Mexico,2006. 5