Universitat de Girona

Programa de l'assignatura

Curs 2003-04

3105EL0030 FONAMENTS FÍSICS DE L'ENGINYERIA


Objectius  

Donar a l'alumne els coneixements físics teòrics i pràctics necessaris per a les assignatures dels cursos superiors.
 
Prerrequisits  

cap
 
Contingut (Programa)  

 PART TEÒRICA

 

1.      ELECTROSTÀTICA 

 

1.1.   Llei de Coulomb: Càrrega i força elèctrica. Llei de Coulomb. Principi de superposició. Distribucions de càrrega. Camp elèctric. Potencial elèctric. Energia potencial. Línies de força.

1.2.   Llei de Gauss: Flux elèctric. Llei de Gauss.

1.3.   Capacitat i condensadors: Capacitat. Condensadors. Connexions de condensadors. Energia emmagatzemada  en un condensador carregat. Densitat d'energia elèctrica.

1.4.   Dielèctrics: Dipol elèctric. Dielèctrics: descripció dipolar. Condensadors amb dielèctrics.

 

2.      ELECTRODINÀMICA i CONDUCCIÓ

 

2.1.   Corrent elèctric: Intensitat i densitat de corrent  elèctric.

2.2.   Llei d'Ohm: Resistivitat i resistència. Dependència amb la temperatura. Connexions de resistències.

2.3.   Model Drude de la conducció.

2.4.   Treball i potència.

 

3.      MAGNETISME

 

3.1.   Efectes del camp magnètic:  Camp magnètic. Efectes sobre les càrregues en moviment. Efecte Hall. Força i moment magnètics sobre conductors. Galvanòmetres. Amperímetre. Voltímetre. Motors.

3.2.   Generació del camp magnètic: Fonts del camp magnètic. Llei de Biot-Savart. Llei d'Ampère. Flux magnètic i Llei de Gauss. Espires i solenoides. Corrent de desplaçament.

3.3.   Inducció magnètica: Inducció. Llei de Faraday. Llei de Lenz. Inducció mútua. Autoinducció. Densitat d'energia magnètica.

3.4.   Magnetisme a la matèria: Paramagnetisme. Diamagnetisme. Ferromagnetisme. Histèresi. Circuits magnètics.

 

4.      BASES FÍSIQUES de l'ELECTRÒNICA

 

4.1.   Semiconductors i unions: Semiconductors intrínsecs. Dopatge i semiconductors extrínsecs. Unió PN.

4.2.   Components: Díodes. transistors. Fotocomponents.

 

5.      INTRODUCCIÓ a l'ÒPTICA 

 

5.1.   L'espectre electromagnètic

5.2.   Interacció amb la matèria: Reflexió i refracció.

5.3.   Òptica geomètrica: Miralls i lents

5.4.   Òptica física: Interferència i difracció. Polarització. Coherència.

 

 

6.      ESTÀTICA i ELASTICITAT

 

6.1.   Forces: Força gravitatòria. Força elèctrica. Forces de contacte, fregament.

6.2.   Estàtica del cos rígid: Moment de força. Parell de forces. Equilibri estàtic d’un cos rígid. Centre de masses i de gravetat.

6.3.   Elasticitat: Cos deformable. Tensió. Deformació unitària. Mòduls de Young, rigidesa i compressibilitat. Llei de Hooke.

 

7.      DINÀMICA de SISTEMES de PARTÍCULES

 

7.1.   Centre de masses: Càlcul del CdM. Moviment del centre de masses.

7.2.   Moment lineal: Moment lineal. Conservació del moment lineal en un sistema aïllat.

7.3.   Treball i energia: Energia cinètica. Conservació de l’energia mecànica en un sistema aïllat.

7.4.   Moment angular: Moment angular o cinètic. Conservació del moment angular en un sistema aïllat.

7.5.   Xocs elàstics i inelàstics.

 

8.      DINÀMICA del SÒLID RÍGID

 

8.1.   Rotació: Velocitat i acceleració angular.

8.2.   Equació de la dinàmica de rotació.

8.3.   Treball i energia: Energia cinètica.

8.4.   Moment d’inèrcia: Teorema d’Steiner. Teorema dels eixos perpendiculars

8.5.   Moment angular: Conservació del moment angular. Rodadura.

 

9.      SISTEMES MECÀNICS OSCIL.LANTS

 

9.1.   Forces recuperadores.

9.2.   Moviment harmònic simple: Equació diferencial.

9.3.   Massa i ressort.

9.4.   Pèndols: Pèndol matemàtic. Pèndol físic.

9.5.   Altres oscil·ladors mecànics.

9.6.   Oscil·lacions lliures, esmorteïdes i forçades: Ressonància.

 

10.  ONES MECÀNIQUES 

 

10.1.                   Generalitats: Equació d’ona.

10.2.                   Transmissió i Interferència.

10.3.                   Ones estacionàries.

 

11.  MECÀNICA de FLUIDS

 

11.1.  Hidrostàtica

11.1.1.  Introducció: Densitat. Pressió.

11.1.2.  Equació fonamental de la hidrostàtica.

11.1.3.  Principi d’Arquímedes: Equilibri de cossos en flotació.

11.1.4.  Fluids amb acceleració.

11.1.5.  Pressió atmosfèrica: Experiència de Torricelli. Manometria.

11.1.6.  Tensió superficial i Capil.laritat.

 

11.2.  Hidrodinàmica

 

11.2.1.      Introducció: Línies de corrent. Flux.

11.2.2.      Equació de continuïtat.

11.2.3.      Equació de Bernouilli.

11.2.4.      Sondes: Tub de Pitot. Tub de Prandtl. Tub de Venturi.

11.2.5.      Viscositat.

11.2.6.      Llei de Poiseuille.

11.2.7.      Llei d’Stokes.

 

 

12.     CALORIMETRIA i TERMODINÀMICA 

 

12.1.  Calorimetria i Termometria

12.1.1.  Calor i Temperatura.

12.1.2.  Termometria i Calorimetria.

12.1.3.  Calor Latent.

12.1.4.  Dilatació tèrmica de sòlids i líquids.

12.1.5.  Transferència de calor.

 

12.2.  Termodinàmica

12.2.1.  Gas ideal: Equació del gas ideal. Treball fet pel gas ideal.

12.2.2.  Energia interna.

12.2.3.  Primer principi de la termodinàmica.

12.2.4.  Processos termodinàmics: Representació de processos del gas ideal. Transformacions isocòriques, isòbares i isotermes.

12.2.5.  Experiència de Joule.

12.2.6.  Entalpia: Experiment de Joule-Kelvin.

12.2.7.  Transformacions adiabàtiques: Corbes adiabàtiques.

12.2.8.  Cicles: Cicle de carnot. Cicles termodinàmics.

12.2.9.  Màquines i motors tèrmics: Màquina frigorífica.

12.2.10.         Segon principi de la Termodinàmica.

12.2.11.         Entropia.

 

 

PART PRÀCTICA

 

Les 6 primeres pràctiques es corresponen al primer semestre i les 6 darreres al segon.

1.- Llei de Coulomb
2.- Capacitat i condensadors

3.- Característica d’una pila i d’una cel.la fotovoltàica
4.- Càrrega i descàrrega d'un condensador

5.- Camp magnètic d’una bobina
6.- Rectificació de tensió
7.-Equilibri d’una barra.

8.- Moments d'inèrcia
9.- Oscil.lacions mecàniques esmorteïdes i forçades
10.- Dinámica de fluids
11.- Viscositat: llei d’Stokes
12.- Dilatació tèrmica

 

 






 
Bibliografia  


· GETTYS, altres. Física clásica y moderna. McGraw-Hill/Interamericana (1991).
· TIPPLER. Física . Vol. I i II. Reverté (1992).
· SERWAY, R.A. Física . Mc Graw-Hill (1987).
· BURBANO, altres. Problemas de física. 11ªed. Librería General (1976)
· GONZALEZ, F.A. Física en problemas. Tebar-Flores (1981)

 
Mètodes docents  

 

Classes de teoria i problemes: 3 hores setmanals (1r semestre)

                                              2 hores setmanals (2n semestre)

Classes de pràctiques: 12 sessions de 2 hores en setmanes alternes           


 

 
Tipus d'exàmens i avaluacions  

L’avaluació global de l’assignatura vindrà donada per:
80% Qüestions i problemes
20% Pràctiques de laboratori

L'assistència a pràctiques és obligatòria per a tothom (repetidors inclosos). Si aquesta no s'acompleix no es tindrà nota de l'assignatura.

L'avaluació consistirà en:

-          un exàmen parcial eliminatori al gener (a partir de 4 punts sobre 10)

-         un exàmen final al juny.

La recuperació serà al juliol. Constarà d’un únic exàmen amb tot el temari.

 
Informació addicional  

 
Llengua de les classes  

Català