Datos de contacto

Profesor

Fernando Ramírez Martínez

Instituto de Ciencias Nucleares
Cibículo "C-315", tercer piso.
email: ferama@ciencias.unam.mx
Tel. 5622 46 60 ext. 5111

Ayudantes

Información del curso

Descripción

El objetivo de este curso es introducir los conceptos de Física que se estudiarán a lo largo de la Licenciatura, al tiempo que se haga uso de las herramientas matemáticas necesarias y que estén acorde a la experiencia y nivel de los estudiantes.

A diferencia de la formación previa en la que los estudiantes mayormente han hecho uso de fórmulas de origen desconocido, se pretende que este curso trasmita el mensaje de que estas fórmulas describen la naturaleza y generalmente se expresan como leyes que han tomado cientos de años en ser descifradas.

Es importante resaltar que dentro de los temas que se desarrollen se debe tratar de introducir su incidencia en la física contemporánea y hacerle ver al estudiante que si bien es cierto que la historia de la ciencia tiene la edad de la humanidad, las leyes de la física están vigentes y nos permiten hoy en día hacer experimentos y teorias nuevas con la finalidad de seguir comprendiendo la naturaleza.

Una copia de este programa en formato PDF lo pueden bajar aquí.

Temas y objetivos específicos

Los temas que se abordarán son Mecánica Clásica, Electrodinámica, Termodinámica y Física Moderna. A continuación se describen los temas a desarrollar en cada una de estas áreas, así como las matemáticas que se utilizarán en cada uno de los temas. Parte fundamental de este curso es fomentar la actividad y participación de los estudiantes con ejercicios en los que hagan uso de las matemáticas que tiene un estudiante que concluyó el bachillerato.

Programa del curso

I. Mecánica Clásica

  1. Cinemática: Movimiento en una dimensión. Caída libre. Movimiento uniformemente acelerado. Tiro parabólico (movimiento en dos y tres dimensiones). Resistencia del aire.
  2. Dinámica en una dimensión. Fuerza. Trabajo. Energía.
  3. Fuerza gravitacional. Leyes de Kepler.
  4. Materia obscura.

II. Electrodinámica

  1. Carga eléctrica. Conservación de la carga. Cuantización de la carga. Transferencia de carga. Interacción electrostática. Ley de Coulomb.
  2. Campo Eléctrico. Trayectoria de partículas cargadas en un campo eléctrico externo. Trabajo y Energía. Energía Potencial eléctrica y diferencia de potencial. Determinación del campo eléctrico a partir del potencial eléctrico.
  3. Corriente eléctrica. Campo magnético. Movimiento de partículas cargadas en un campo magnético externo. Aplicaciones: Aceleradores de partículas. Selector de velocidades. Espectrómetro de masas.
  4. Ley de Faraday. Ley de Lenz. Motores y generadores. Ondas electromagnéticas. Radiación de ciclotrón. El electromagnetismo como generador de las ideas cuánticas y de la relatividad especial.

III. Termodinámica

  1. Energía de sistemas microscópicos y macroscópicos. Estados de equilibrio. Variables termodinámicas. Ley de Boyle-Mariotte, Ley de Gay Lussac, Ley de Charles, Constante de los gases ideales. Número de Avogadro.
  2. Trabajo mecánico. Presión. Calor. Calor latente. Primera Ley de la termodinámica. Temperatura y Ley cero.
  3. Segunda y Tercera Leyes de la Termodinámica. Concepto de irreversibilidad, Entropía cero. Conductividad del calor. Calores específicos.
  4. Elementos de la hidrodinámica. Ley de Pascal. Ecuación de Bernoulli.

IV. Física Moderna

  1. Materia, energía y movimiento en el nacimiento de la física moderna. De los griegos a Einstein y las tres nuevas mecánicas al inicio del siglo veinte. La teoría de la relatividad especial de Einstein. Conservación del momento lineal y de la energía: aplicación al efecto Compton.
  2. Modelos cuánticos y procedimientos estadísticos. Radiación del cuerpo negro y cuantización de la energía. Efecto fotoeléctrico: experimentos, modelos, cálculos y consecuencias. Calor específico en sólidos. Estadísticas cuánticas: superconductores y condensado de Bose-Einstein.
  3. Nacimiento y desarrollo de la mecánica cuántica. Modelos y espectros atómicos. Hipótesis de de Broglie y ecuación de Schrödinger. Interacción radiación con la materia: efecto láser y enfriamiento de átomos.
  4. Física de partículas y modelos de multiversos. Fuerzas en la naturaleza; producción, detección y clasificación de partículas. Modelo estándar y cacería del bosón de Higgs. Teoría de las supercuerdas y modelos de multiversos.

Evaluación

Tareas (60%)

Exámenes (40%)

Trabajo escrito (un punto extra sobre calificación final)

Un trabajo de investigación realizado a lo largo del semestre.

Reposición

Se permitirá la reposición de UNO SÓLO de los exémenes parciales. Los requisitos para poder realizar esta reposición son los siguientes:

Bibliografía

[1] Mecánica, Berkeley physics course, Volumen 2, McGraw-Hill Book Company (1999).

[2] Electricidad y Magnetismo, Berkeley physics course, Volumen 1, McGraw-Hill Book Company (1999).

[3] Ondas y Oscilaciones, Berkeley physics course, Volumen 3, McGraw-Hill Book Company (1999).

[4] Física Cuántica, Berkeley physics course, Volumen 4, McGraw-Hill Book Company (1999).

[5] Tipler, Paul A. Physics for Scientist and Engineers. Vol 1. Freeman and Company. 2004.

[6] Hewitt, Paul G. Conceptual Physics. Scott, Foresman and Company. 1996.

[7] Halliday, Resnick, Walker. Fundamentals of Physics, 6th Edition. Wiley and sons. 2007.


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