Técnicas Experimentales II

Familiarizar a los y a las estudiantes con los aspectos experimentales fundamentales que conciernen a las materias de Mecánica, Electromagnetismo y Termodinámica, y con los conceptos elementales relativos al papel de la experimentación en la validación de teorías físicas. La Estadística busca el mejor tratamiento analítico de los datos medidos en el laboratorio. El laboratorio busca la experimentación sobre los principios y leyes básicas de las materias anteriormente citadas, y en particular la apreciación crítica de la compatibilidad entre estos modelos teóricos y los datos obtenidos experimentalmente. Estos trabajos sirven de fundamento para experiencias más sofisticadas que se desarrollarán en el segundo ciclo del grado. Con el objeto de proporcionar un mejor aprendizaje de la materia, se dispondrán de tres laboratorios diferentes, especializado cada uno de ellos en una de las tres materias anteriormente reseñadas.

Resultados de aprendizaje:
Con respecto a la materia Técnicas Experimentales II, el alumno demostrará:
• Tener conocimiento de las técnicas de medida de propiedades físicas fundamentales: longitud, ángulos, masas, temperaturas, voltajes e intensidades eléctricas, etc.
• Conocer las tecnologías y sistemas experimentales empleados en la investigación dentro del ámbito de la Física.
• Conocer las técnicas del tratamiento estadístico de los datos experimentales incluyendo sus incertidumbres.
• Conocimiento y destreza en el manejo de las técnicas experimentales básicas de uso más frecuente en el ámbito de la Mecánica,
• Tener capacidad para aplicar la teoría a la práctica en el contexto de un laboratorio de alumnos en el ámbito de la Física.
• Conocer claramente cómo se diseña un estudio para permitir probar una hipótesis.
Además:
• Demostrará competencia técnica y científica para asegurar la consecución de resultados precisos y reproducibles a partir de los cuales se puedan sacar conclusiones válidas en el área científica.
• Demostrará habilidad para ejecutar e implementar de forma práctica las normas de seguridad en un laboratorio de Física.
• Demostrará un buen conocimiento y una destreza en el manejo de las herramientas informáticas básicas de mayor relevancia en el ámbito de la Física.
• Demostrará una buena capacidad de acceder por búsquedas electrónicas en bases de datos a la literatura científica y técnica.
• Demostrará una buena capacidad de comprender y criticar la literatura científica de su área de especialización.
• Capacidad de identificar una cuestión o hipótesis significativa sobre un tema o problema y formular los objetivos, diseño y seguimiento de un proyecto para abordar su solución.
• Demostrará una buena capacidad de comunicación oral y escrita para presentar de una forma eficaz, con soltura y confianza, los resultados de un trabajo experimental para su evaluación crítica por colegas o revisores
• Demostrará una buena capacidad de divulgación científica frente a un público no especializado, prestando una atención especial a las implicaciones sociales de los avances científicos.

Estadística:
ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA. Distribuciones de frecuencia y medidas características de centralidad, dispersión, simetría y apuntamiento. Representación de datos.
TEORÍA DE PROBABILIDADES. Definición y propiedades de la probabilidad.
Probabilidad condicionada: Teorema de Bayes. Variables aleatorias. Distribución de probabilidad de una variable aleatoria. Distribución binomial. Ley de los grandes números. Distribución de Poisson. Distribución normal o de Gauss. Teorema del límite central.
MÉTODOS ESTADÍSTICOS. Estimadores de parámetros de la población. Estimación por
intervalos: Intervalos de confianza. Aplicación a incertidumbres de medida. Método de
mínimos cuadrados: Regresión lineal. Estimación de parámetros. Regresión
polinómica. Método de máxima verosimilitud.

Laboratorio de Termodinámica:
SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA. La bomba de calor mecánica. La bomba de calor termoeléctrica.
COMPORTAMIENTO FLUÍDO. Isotermas PVT del gas etano. Estudio de la región de coexistencia de las fases líquida y vapor: Punto critico.
EQUILIBRIO DE FASES DE SISTEMAS SIMPLES. Equilibrio líquido-vapor del agua hasta presiones de 10 bar. Equilibrio líquido-vapor del etanol hasta presiones de 10 bar.
EQUILIBRIO DE FASES DE UN SISTEMA BINARIO. Densidad del sistema binario agua-alcohol.
Equilibrio líquido-vapor del sistema binario agua-alcohol. Crioscopía: Temperatura de congelación de los sistemas agua-glucosa y sacarosa.
FENÓMENOS TERMOELÉCTRICOS. Generación de fuerza electromotriz: Efecto Seebeck. Refrigeración termoeléctrica: Efecto Peltier.
RADIACIÓN TÉRMICA. La temperatura y la radiación térmica: Ley de Stefan-Boltzmann. Distribución espacial de la energía: Ley de Kirchoff. Distribución espectral de la radiación térmica: Ley de Planck. Estudio del rendimiento de una placa solar.

Laboratorio de Mecánica:
ANÁLISIS DEl MOVIMIENTO EN MECÁNICA CLÁSICA Y RELATIVISTA. Conservación de la energía y del momento. Movimiento de rotación. Fuerza gravitatoria. Fuerzas no inerciales.
OSCILACIONES. Oscilacines y resonancia. Oscilaciones acopladas.
EFECTOS ONDULATORIOS. Ondas longitudinales y transversales. Polarización. Ondas estacionarias. Difracción en microondas.

Laboratorio de Electromagnetismo:
ELECTROSTÁTICA. Ecuación de Laplace y resistividad superficial. Energía y fuerzas en electrostática: Fuerza sobre las armaduras de un condensador y determinación de la permitividad dieléctrica.
MAGNETOSTÁTICA. Energía y fuerzas en magnetostática, fuerza sobre una corriente.
Energía y momentos en magnetostática, momento sobre una espira.
ELECTROMAGNETISMO. Ley de inducción de Faraday. Determinación de las propiedades eléctricas y magnéticas de materiais.
CIRCUÍTOS. Análisis de circuítos sencillos en el dominio de frecuencias y tiempos. Filtros: Obtención del espectro de Fourier de una señal.

A) Estadística:
• El aula virtual, que incluirá material didáctico preparado por el profesor y enlaces a recursos en línea.
• L. M. Varela, F. Gómez, J. Carrete. Tratamiento de Datos Físicos. Servizo de Publicacións e Intercambio Científico. Universidade de Santiago. 2010.
• Daniel Peña. Fundamentos de Estadística. Alianza Editorial, 2008.
• George C. Canavos, Probabilidad y Estadística. Aplicaciones y Métodos. Ed. McGraw Hill, 2003.
• T. H. Wonnacott, R. J. Wonnacott, Introducción a la estadística, Ed Limusa, 1987.
• Spiegel Murray, Probabilidad y Estadística, Ed. McGrawHill, 2003

B) Laboratorio de Termodinámica:
• El aula virtual, que incluirá material didáctico preparado por el profesor y enlaces a recursos en línea.
• F. W. Sears, Termodinámica, 1980
• M.W. Zemansky, Calor y Termodinámica, 1944
• H. B. Callen, Termodinámica

C) Laboratorio de Mecánica:
• El aula virtual, que incluirá material didáctico preparado por el profesor y enlaces a recursos en línea.
• A.P. French. Relatividad Especial. Editorial Reverté, 2008.
• A.P. French. Vibraciones y Ondas. Editorial Reverté, 2008.
• A.P. French. Mecánica Newtoniana. Editorial Reverté, 2008.

D) Laboratorio de Electromagnetismo:
• El aula virtual, que incluirá material didáctico preparado por el profesor y enlaces a recursos en línea.
• Wangness, R. K., Campos Electromagneticos, Ed. Limusa, 1994.
• Edminister, J. A., Circuitos Eléctricos, McGraw-Hill, 1994.

BÁSICAS Y GENERALES
CB1 - Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio.
CB2 - Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.
CB3 - Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.
CB4 - Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado.
CG1 - Poseer y comprender los conceptos, métodos y resultados más importantes de las distintas ramas de la Física, con perspectiva histórica de su desarrollo.
CG2 - Tener la capacidad de reunir e interpretar datos, información y resultados relevantes, obtener conclusiones y emitir informes razonados en problemas científicos, tecnológicos o de otros ámbitos que requieran el uso de conocimientos de la Física.
CG3 - Aplicar tanto los conocimientos teóricos-prácticos adquiridos como la capacidad de análisis y de abstracción en la definición y planteamiento de problemas y en la búsqueda de sus soluciones tanto en contextos académicos como profesionales.

TRANSVERSALES
CT1 - Adquirir capacidad de análisis y síntesis.
CT2 - Tener capacidad de organización y planificación.
CT4 - Ser capaz de trabajar en equipo.
CT5 - Desarrollar el razonamiento crítico.
CT6 - Desarrollar la creatividad, iniciativa y espíritu emprendedor.

ESPECÍFICAS
CE1 - 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.
CE2 - Ser capaz de manejar claramente los órdenes de magnitud y realizar estimaciones adecuadas con el fin de desarrollar una clara percepción de situaciones que, aunque físicamente diferentes, muestren alguna analogía, permitiendo el uso de soluciones conocidas a nuevos problemas.
CE3 - Haberse familiarizado con los modelos experimentales más importantes, además ser capaces de realizar experimentos de forma independiente, así como describir, analizar y evaluar críticamente los datos experimentales.
CE4 - Ser capaz de comparar nuevos datos experimentales con modelos disponibles para revisar su validez y sugerir cambios que mejoren la concordancia de los modelos con los datos.
CE5 - Ser capaz de realizar lo esencial de un proceso o situación y establecer un modelo de trabajo del mismo, así como realizar las aproximaciones requeridas con el objeto de reducir el problema hasta un nivel manejable. Demostrará poseer pensamiento crítico para construir modelos físicos.
CE6 - Comprender y dominar el uso de los métodos matemáticos y numéricos más comúnmente utilizados en Física
CE7 - Ser capaz de utilizar herramientas informáticas y desarrollar programas de software

Se activará un curso en la plataforma Moodle del Campus Virtual, en la que se subirá información de interés para los estudiantes, así como diversos materiales de enseñanza.

Normas generales

Las Técnicas Experimentales II comienzan el primer día del año académico con las clases expositivas e interactivas de Estadística, a las que asistirá todo el grupo (expositivo) o subgrupos de veinte estudiantes por hora de clase interactiva. Antes del final de la parte de Estadística, se establecerá la fecha para el examen de esta parte, que se llevará a cabo en un corto período de tiempo, y se darán las indicaciones generales en los laboratorios para continuar inmediatamente con la parte correspondiente de Mecánica. En el segundo semestre, se indicarán las fechas específicas para el inicio de los laboratorios de termodinámica y electromagnetismo. Cada grupo estará, en cada uno de los laboratorios, un total de seis sesiones de cuatro horas al día en horario de mañana o tarde.

Requisitos previos recomendados: Física Xeral I, II. Métodos Matemáticos I-III. Técnicas Experimentais I.

Indicación metodológica específica para la materia: Para la parte de Estadística, la metodología consistirá fundamentalmente en clases teóricas y seminarios. Las partes de laboratorio siguen la metodología general del laboratorio.

Normas particulares

• Estadística
Como quedó dicho, esta parte es eminentemente teórica y se desarrollará en un tiempo aproximado de 28 horas. En las lecciones expositivas se presentarán los contenidos de cada uno de los capítulos del programa, siguiendo de manera preferente un manual (“Tratamiento de datos físicos”, L. M. Varela, F. Gómez, J. Carrete), aunque algunos de los temas serán desarrollados a partir de apuntes entregados por los profesores encargados de la materia. Al final de cada tema o al final de un grupo de temas se podrá realizar un examen tipo test liberatorio de materia sobre los contenidos vistos, en función de la disponibilidad de fechas y aulas. Finalmente se realizará un examen final de esta parte en fecha próxima a la finalización de las clases.

• Laboratorio de Mecánica:
Las sesiones correspondientes al laboratorio de Mecánica tendrán lugar durante el primer cuatrimestre. Al comienzo de dicho cuatrimestre se publicará el calendario con las sesiones de prácticas en cada uno de los grupos. Las prácticas disponen de unos guiones que se distribuirán a los alumnos antes de que comiencen en una primera sesión informativa. Cada grupo tendrá además cinco sesiones en el laboratorio, a razón de cuatro horas diarias. Estas sesiones estarán separadas por un espacio de tiempo suficiente para que cada alumno pueda procesar los datos obtenidos y confeccionar un informe que deberá ser presentado antes de la siguiente sesión. La última sesión servirá para completar las evaluaciones y para completar o repetir alguna práctica. Se realizará una prueba escrita de esta parte en fecha próxima a la finalización de las sesiones de laboratorio.

• Laboratorio de Termodinámica:
El calendario y la composición de los grupos serán publicados en el Campus Virtual. Los estudiantes recibirán con antelación al comienzo de las clases el material con las diferentes prácticas existentes en el laboratorio que deberán leer y comprender antes de entrar a realizar las prácticas. Cada grupo estará en el laboratorio tres semanas en dos sesiones por semana, a razón de cuatro horas por sesión. La primera sesión será informativa, y en ella se explicará el funcionamiento general del laboratorio y se resolverán las dudas que los alumnos pudieran tener. Al comienzo de las restantes sesiones, el profesor preguntará individualmente, a través de un control escrito en horario de laboratorio, sobre el contenido de la práctica que va a realizar en esa sesión. Los estudiantes deberán presentar un informe individual de las prácticas asignadas.

• Laboratorio de Electromagnetismo:
Las sesiones correspondientes al laboratorio de Electromagnetismo tendrán lugar durante el 2º cuatrimestre. Al comienzo de dicho cuatrimestre se publicará el calendario con las sesiones de prácticas en cada uno de los grupos. Las prácticas disponen de unos guiones escritos y de vídeos explicativos de las mismas que se pondrán a disposición de los alumnos a través del aula virtual. En este material se detalla tanto el procedimiento experimental como el procedimiento para la elaboración de la memoria. La evaluación será continua, el conocimiento se evaluará a lo largo del cuatrimestre en base a la elaboración de memorias de laboratorio y de tests de conocimiento adquirido.

Los tutorías podrán ser presenciales o telemáticas, si son telemáticas precisarán de cita previa, algo que también es recomendable para las presenciales.

Para la evaluación de esta materia se tendrán en cuenta los siguientes factores

a) Asistencia a las clases interactivas,
b) Actitud en el aula/laboratorio.
c) Entrega de problemas y trabajos propuestos.
d) Memoria con el trabajo en el laboratorio.
e) Exámenes parciales.
f) Examen final sobre contenidos de la materia.

Para aprobar esta materia, es preciso realizar todos los trabajos, prácticas de laboratorio y memorias encomendados individualmente y además aprobar independientemente cada una de sus cuatro partes: estadística, mecánica, electromagnetismo y termodinámica. Se admite compensar un suspenso en una (y solo una) de las partes, siempre que la nota de la misma no sea inferior a 4, y que la media de las calificaciones obtenidas en las cuatro partes sea superior a 5 (sobre 10).

En la parte de Estadística, se podrá establecer un sistema combinado de evaluación consistente en evaluación continua y examen final. La calificación final del alumno será la mayor entre: i) la calificación de la evaluación continua, y ii) la calificación del examen final. En lo que respecta a los métodos de evaluación continua se usarán preferentemente controles -que en caso de ser superados se compensarán en el examen final- y la asistencia a las lecciones interactivas (hasta un 10% por asistencia cuando ésta supere el 80% de las clases). La calificación del alumno en la segunda oportunidad corresponderá al promedio con el mismo peso anterior entre el examen final de la segunda oportunidad y la evaluación continua hecha para la primera oportunidad.

Para los casos de realización fraudulenta de ejercicios o pruebas se aplicará lo establecido en la “Normativa de evaluación del rendimiento académico de los estudiantes y de revisión de calificaciones”:

Artículo 16. Realización fraudulenta de ejercicios o pruebas.
La realización fraudulenta de cualquier ejercicio o prueba requerida en la evaluación de una asignatura implicará la calificación de suspenso en la convocatoria correspondiente, independientemente del proceso disciplinario que se pueda seguir contra el alumno infractor. Se considera fraudulenta, entre otras, la realización de trabajos plagiados u obtenidos de fuentes accesibles al público sin reelaboración o reinterpretación y sin citas a los autores y las fuentes.

Clases de pizarra en grupo grande 28
Clases con ordenador/laboratorio en grupo reducido 84
Tutorías en grupos reducidos en ordenador/laboratorio 8

Estudio autónomo individual o en grupo 60
Escritura de ejercicios, conclusiones u otros trabajos 85
Programación/experimentación u otros trabajos en ordenador/laboratorio 30
Lecturas recomendadas, actividades en biblioteca o similar 5

Por su propia naturaleza, esta disciplina es fundamentalmente práctica, aunque incluye en su primera parte una introducción teórica a la Estadística matemática, indispensable para el tratamiento de los datos resultado de los experimentos físicos. De acuerdo con lo dicho anteriormente, el programa de esta asignatura se divide en cuatro partes de idéntica duración, una dedicada al tratamiento estadístico de los datos e las otras tres a las técnicas experimentales de Mecánica, Electromagnetismo y Termodinámica. Durante el desarrollo de la parte teórica se podrá requerir al alumnado la entrega de diversos problemas en fechas señaladas para la evaluación continua de sus conocimientos. Asimismo, luego del paso por el laboratorio, y en el plazo de tiempo indicado por el profesor o profesora, cada alumno deberá entregar bien el cuaderno de laboratorio, bien una memoria independiente, según se le indique, donde, en cualquiera de las opciones, deberá incorporarse el tratamiento de los datos así como los resultados y -muy especialmente- las conclusiones obtenidas en cada una de las prácticas realizadas