Mecánica Clásica I

La materia forma parte del bloque dedicado en el grado a la Mecánica Clásica, que es la parte de la Física que estudia el movimiento de las partículas los cuerpos materiales y que comprende la teoría que iniciaron Galileo y Newton y que se desarrolló en los siglos XVIII y XIX por Lagrange y Hamilton, incluyendo también la Relatividad Especial de Einstein. Los contenidos de este amplio campo se distribuyen en las asignaturas de formación básica Mecánica Clásica I y II de segundo curso y en Mecánica Clásica III, obligatoria de 3 curso. Como objetivos generales de Mecánica Clásica I destacamos los siguientes:

- Presentar los conceptos básicos de las formulaciones newtoniana y lagrangiana de la mecánica, para la descripción de los sistemas mecánicos y los fenómenos ondulatorios.

- Describir las aplicaciones más relevantes entendiendo cómo los principios fundamentales de simetrías y conservación intervienen en la resolución de las ecuaciones del movimiento.

- Familiarizar al estudiante con las técnicas matemáticas adecuadas para la resolución de problemas y proporcionar la capacidad de manipulación de conceptos para resolver estos problemas de modo creativo.

- Hacer que el estudiante adquiera la terminología y notaciones de la física moderna que le faciliten la transición al estudio de otras áreas de la física, especialmente de la mecánica cuántica.

Como resultados del aprendizaje de la materia Mecánica Clásica I, el alumno:

- Entenderá los conceptos clave de la mecánica newtoniana y será capaz de resolver problemas de dinámica de partículas y sistemas integrando las ecuaciones del movimiento y utilizando las leyes de conservación.

- Comprenderá los efectos que se producen cuando el sistema de referencia no es inercial y será capaz de calcularlos.

- Utilizará el método de Lagrange para obtener las ecuaciones del movimiento de un sistema y entenderá la relación entre simetrías y leyes de conservación.

- Trabajará con sistemas de osciladores lineales sabiendo aplicar los métodos matemáticos que permiten obtener las soluciones.

- Resolverá ecuaciones de onda en una dimensión con condiciones de contorno, distinguirá los conceptos de velocidad de fase y de grupo en un medio dispersivo, y será capaz de realizar el análisis de Fourier de una onda dada.

1. MECÁNICA DE NEWTON
- Leyes de Newton. Sistemas inerciales. Transformaciones de Galileo
- Teoremas de conservación
- Ejemplos de integración de las ecuaciones de Newton.
- Oscilador armónico. Oscilaciones amortiguadas y forzadas. Resonancia.
- Sistemas no inerciales: fuerzas centrífuga y de Coriolis. Péndulo de Foucault.

2. ECUACIONES DE LAGRANGE
- Ligaduras y coordenadas generalizadas.
- Principio de d´Alembert y ecuaciones de Lagrange.
- Simetrías y leyes de conservación.

3. OSCILACIONES LINEALES
- Teoría de osciladores acoplados. Modos normales.
- La cuerda continua como límite de la discreta. Ecuación de onda.

4. ONDAS
- Solución general de la ecuación de ondas en 1 dimensión.
- Paquetes de ondas, velocidades de fase y de grupo. Dispersión.
- Representación de Fourier.
- Ondas planas, esféricas y cilíndricas.

BÁSICA

- J. B. Marion: Dinámica clásica de las partículas y los sistemas. Ed. Reverté, 2000. (3-A03-9)
- H. Goldstein: Mecánica clásica. Ed. Reverté, 2000. (3-A03-8)
- John R. Taylor: Classical mechanics, University Science Books, 2004 (3-A03-248).
Mecánica Clásica, Editorial Reverté, 2013 (español)

OTROS LIBROS DE CONSULTA
- K. R. Symon: Mecánica. Ed. Aguilar, 1970. (3-A03-44)
Mechanics. Addison-Wesley, 1971. (3-A03-107)
- A. P. French: Mecánica Newtoniana, Reverté 1978. (3-A03-40)
Vibraciones y ondas. Reverté 1991. (3-A03-41)
- F.S. Crawford: Ondas. Berkeley Physics Course v. 3. Ed. Reverté, 1979. (A03-125)
- Tai L. Chow: Classical mechanics, John Wiley, 1995 (3-A03-144).
- Atam P. Arya: Introduction to Classical Mechanics, Prentice Hall, 1998 (3-A03-166)

LIBROS DE PROBLEMAS
- O. Ecenarro. Problemas de mecánica resueltos y comentados. Universidad del Pais Vasco, 2000. (3-A03-190)
- O. Ecenarro. Mecánica y Ondas: Problemas de examen resueltos y comentados. Universidad del Pais Vasco, 2000. (3-A03-216)
- V.M. Pérez García, L. Vázquez Martínez y A. Fernández-Rañada: 100 problemas de mecánica, Alianza editorial, 1997. (3-A03-159)
- David Morin: Introduction to Classical Mechanics. With Problems and Solutions, Cambridge University Press, 2008. (3-A03-269)

Recursos en la red:
Aula Virtual: incluirá material docente elaborado por el profesorado, enlaces a libros libres de derechos de autor y recursos online.

Libros electrónicos:
https://prelo.usc.es/

Las competencias básicas y generales se encuentran recogidas en Memoria del Título de Grado en Física de la USC, donde se pueden consultar. Las competencias transversales son: la adquisición de capacidad de análisis y síntesis, de capacidad de organización y planificación, y de desarrollo de razonamiento crítico.

Las competencias específicas, son:

- Tener una buena comprensión de las teorías físicas más importantes, localizando en su estructura lógica y matemática, su soporte experimental y el fenómeno físico que puede ser descrito a través de ellos.

- Ser capaz de manejar órdenes de magnitud y realizar estimaciones adecuadas con una clara percepción de situaciones que, aún que físicamente diferentes, muestren alguna analogía, permitiendo el uso de soluciones conocidas en nuevos problemas.

- Ser capaz de identificar lo esencial en un proceso físico estableciendo un modelo de del mismo, así como realizar las aproximaciones requeridas para reducir el problema hasta un nivel manejable.

- Comprender y dominar el uso de métodos matemáticos y numéricos mas utilizados en física.

- Ser capaz de manejar, buscar y utilizar bibliografía, así como cualquier fuente de información relevante para aplicarla en trabajos de investigación y desarrollo de proyectos.

La asignatura se desarrolla a lo largo del primer cuatrimestre con cuatro horas presenciales de docencia semanal repartidas en dos clases expositivas y dos interactivas de seminario.

Las clases expositivas serán clases presenciales de tipo teórico. Se procurará que el alumno conozca de antemano el contenido de la lección y la bibliografía correspondiente. Las clases interactivas de seminario serán en grupos reducidos y en ellas se buscará una mayor participación del alumno. Podrán consistir tanto en clases de pizarra con cuestiones teóricas, ejemplos o problemas como en tutorías donde los alumnos resuelvan problemas o expongan trabajos.

Las tutorías podrán ser presenciales o telemáticas. En cualquiera de los dos casos se requerirá cita previa con el profesor.

Se activará un curso en la plataforma Moodle del Campus Virtual, al que se subirá información de interés para el alumnado así como material docente diverso: apuntes, boletines de problemas, enlaces a páginas web de interés, etc…

Se aplicarán los criterios generales de evaluación especificados en la memoria de Grado.

Se realizarán controles presenciales durante las horas de clase interactiva de seminario consistentes en la resolución de un problema al final de cada tema. La evaluación continua tendrá en cuenta el resultado de estos controles, junto con la asistencia y participación activa del alumno en las clases y realización de las tareas que se propongan. Esta parte de la nota tendrá un peso del 40% de la nota final.

Se realizará un examen final presencial escrito que pesará un 60 % en la nota final. En cualquier caso, para superar la materia será condición necesaria que la nota del examen final no sea inferior a 3.5.

La nota final obtenida por el alumno nunca será inferior a la del examen final.

Para los casos de realización fraudulenta de ejercicios o pruebas será de aplicación lo recogido en la “Normativa de avaliación do rendemento académico dos estudantes e de revisión de cualificacións”.

Clases Expositivas en Grupo Grande: 32 horas
Clases Interactivas en Grupo Reducido: 24 horas
Tutorías: 4 horas

Estudio autónomo individual: 75 horas
Escritura de ejercicios y otros trabajos: 15 horas

Se recomienda haber cursado Física Xeral I y II y Métodos Matemáticos I, II, III, y IV. La asignatura se complementa con la parte correspondiente al laboratorio de Mecánica de la materia Técnicas Experimentais II.

En lo relativo al estudio de la materia se recomienda asistir y participar activamente en las clases (presenciales o en su caso telemáticas), mantener al día el estudio de los contenidos impartidos utilizando la bibliografía, resolver los problemas propuestos individualmente o en grupo y aprovechar las tutorías para resolver dudas.