Técnicas Experimentais II

Familiarizar aos e ás estudantes cos aspectos experimentais fundamentais que concirnen ás materias de Mecánica, Electromagnetismo e Termodinámica, e cos conceptos elementais relativos ao papel da experimentación na validación de teorías físicas. A Estatística busca o mellor tratamento analítico dos datos medidos no laboratorio. O laboratorio busca a experimentación sobre os principios e leis básicas das materias anteriormente citadas, e en particular a apreciación crítica da compatibilidade entre estes modelos teóricos e os datos obtidos experimentalmente. Estes traballos serven de fundamento para experiencias máis sofisticadas que se desenvolverán no segundo ciclo do Grado. Co obxecto de proporcionar unha mellor aprendizaxe da materia, disporase de tres laboratorios diferentes, especializado cada un deles nunha das tres materias anteriormente reseñadas.

Resultados de aprendizaxe:
No que respecta á materia Técnicas Experimentais II, o alumno demostrará:
• Ter en conta as técnicas para medir as propiedades físicas fundamentais: lonxitude, ángulos, masas, temperaturas, tensións e correntes eléctricas, etc.
• Coñecer as tecnoloxías e os sistemas experimentais utilizados na investigación no campo da Física.
• Coñecer as técnicas de tratamento estatístico dos datos experimentais, incluíndo as súas incertezas.
• Coñecemento e habilidade no manexo das técnicas experimentais básicas máis comúns no campo da Mecánica, Electromagnetismo e Termodinámica.
• Ter a capacidade de aplicar a teoría á práctica no contexto dun laboratorio de estudantes no campo da Física.
• Coñecer claramente como está deseñado un estudo para permitir a proba dunha hipótese.
Ademais:
• Demostrar competencia técnica e científica para garantir a obtención de resultados precisos e reproducibles a partir dos cales se poidan sacar conclusións válidas no ámbito científico.
• Demostrar a capacidade de practicar e implementar estándares de seguridade nun laboratorio de Física.
• Demostrar un bo coñecemento e habilidade no uso de ferramentas informáticas básicas de maior relevancia no campo da Física.
• Demostrar boa capacidade de acceso á literatura científica e técnica a través de procuras electrónicas en bases de datos.
• Demostrar unha boa capacidade para comprender e criticar a literatura científica da súa área de especialización.
• Capacidade para identificar un problema ou hipótese significativo sobre un problema ou problema e formular os obxectivos, deseño e seguimento dun proxecto para abordar a súa solución.
• Demostrar unha boa capacidade de comunicación oral e escrita para presentar de forma eficaz, con facilidade e confianza, os resultados dun traballo experimental para a avaliación crítica por compañeiros ou revisores.
• Demostrar boa capacidade de divulgación científica fronte a un público non especializado, prestando especial atención ás implicacións sociais dos avances científicos.

Estatística:
ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA. Distribucións de frecuencia e medidas características de centralidade, dispersión, simetría e apuntamento. Representación de datos.
TEORÍA DE PROBABILIDADES. Definición e propiedades da probabilidade.
Probabilidade condicionada: Teorema de Bayes. Variables aleatorias. Distribución de probabilidade dunha variable aleatoria. Distribución binomial. Lei dos grandes números. Distribución de Poisson. Distribución normal ou de Gauss. Teorema do límite central.
MÉTODOS ESTADÍSTICOS. Estimadores de parámetros da poboación. Estimación por
intervalos: Intervalos de confianza. Aplicación a incertezas de medida. Método de
mínimos cadrados: Regresión lineal. Estimación de parámetros. Regresión
polinómica. Método de máxima verosimilitude.

Laboratorio de Termodinámica:
SEGUNDO PRINCIPIO DA TERMODINÁMICA. A bomba de calor mecánica. A bomba de calor termoeléctrica.
COMPORTAMIENTO FLUÍDO. Isotermas PVT do gas etano. Estudo da rexión de coexistencia das fases líquida e vapor: Punto critico
EQUILIBRIO DE FASES DE SISTEMAS SIMPLES. Equilibrio líquido-vapor da auga ata presións de 10 at. Equilibrio líquido-vapor do etanol ata presións de 10 bar.
EQUILIBRIO DE FASES DUN SISTEMA BINARIO. Densidade do sistema binario auga-alcohol.
Equilibrio líquido-vapor do sistema binario auga-alcohol.
FENÓMENOS TERMOELÉCTRICOS. Xeración de forza electromotriz: Efecto Seebeck. Refrixeración termoeléctrica: Efecto Peltier.
RADIACIÓN TÉRMICA. A temperatura e a radiación térmica: Lei de Stefan-Boltzmann. Distribución espacial da enerxía: Lei de Kirchoff. Distribución espectral da radiación térmica: Lei de Planck. Estudo do rendemento dunha placa solar.

Laboratorio de Mecánica:
ANÁLISE DE MOVEMENTO EN MECÁNICA CLÁSICA E RELATIVISTA. Conservación de enerxía e momento. Movemento de rotación. Forza gravitatoria. Forzas non inerciais.
OSCILACIÓNS. Oscilacións e resonancia. Oscilacións acopladas.
EFECTOS ONDULATORIOS. Ondas lonxitudinais e transversais. Polarización. Ondas estacionarias. Difracción en microondas.

Laboratorio de Electromagnetismo:
ELECTROSTÁTICA. Ecuación de Laplace e resistividade superficial. Enerxía e forzas en electrostática: Forza sobre as armaduras dun condensador e determinación da permitividade dieléctrica.
MAGNETOSTÁTICA. Enerxía e forzas en magnetostática, forza sobre unha corrente.
Enerxía e momentos en magnetostática, momento sobre unha espira.
ELECTROMAGNETISMO. Lei de inducción de Faraday. Determinación das propiedades eléctricas e magnéticas de materiais.
CIRCUÍTOS. Análisise de circuítos sinxelos no dominio de frecuencias e tempos. Filtros: Obtención do espectro de Fourier dun sinal.

A) Estatística:
• A Aula Virtual, que incluirá material docente elaborado polo profesor e enlaces a recursos online
• 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:
• A Aula Virtual, que incluirá material docente elaborado polo profesor e enlaces a recursos online
• F. W. Sears, Termodinámica, 1980
• M.W. Zemansky, Calor y Termodinámica, 1944
• H. B. Callen Termodinámica

C) Laboratorio de Mecánica:
• A Aula Virtual, que incluirá material docente elaborado polo profesor e enlaces a recursos online
• 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:
• A Aula Virtual, que incluirá material docente elaborado polo profesor e enlaces a recursos online
• Wangness, R. K., Campos Electromagneticos, Ed. Limusa, 1994.
• Edminister, J. A., Circuitos Eléctricos, McGraw-Hill, 1994.

BÁSICAS E XERAIS
CB1 - Que os estudantes demostraron posuír e comprender o coñecemento nunha área de estudo que parte da base do ensino secundario xeral e normalmente atópanse nun nivel que, aínda que está soportado por libros de texto avanzados, tamén inclúe algúns aspectos que implican coñecementos procedentes da vangarda do seu campo de estudo.
CB2 - Que os alumnos saiban aplicar os seus coñecementos ao seu traballo ou vocación de forma profesional e posúan as habilidades que adoitan demostrarse na elaboración e defensa dos argumentos e na resolución de problemas dentro da súa área de estudo.
CB3 - Que os alumnos teñan a capacidade de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro da súa área de estudo) para facer xuízos que inclúan unha reflexión sobre cuestións relevantes de índole social, científica ou ética.
CB4 - Que os alumnos poidan transmitir información, ideas, problemas e solucións a un público especializado e non especializado.
CG1 - Posuír e comprender os conceptos, métodos e resultados máis importantes das diferentes ramas da Física, cunha perspectiva histórica do seu desenvolvemento.
CG2 - Ter a capacidade de reunir e interpretar datos, información e resultados relevantes, obter conclusións e emitir informes motivados sobre aspectos científicos, tecnolóxicos ou outros que requiren o uso do coñecemento de Física.
CG3 - Aplicar tanto os coñecementos teóricos e prácticos adquiridos como a capacidade de análise e abstracción na definición e formulación de problemas e na busca das súas solucións tanto en contextos académicos como profesionais.

TRANSVERSAIS
CT1 - Adquirir a capacidade de análise e síntese.
CT2 - Ter a capacidade de organización e planificación.
CT4 - Ser capaz de traballar como equipo.
CT5 - Desenvolver o razoamento crítico.
CT6 - Desenvolver creatividade, iniciativa e espírito emprendedor.

ESPECÍFICAS
CE1 - Comprender ben as teorías físicas máis importantes, localizar na súa estrutura lóxica e matemática, o seu soporte experimental eo fenómeno físico que se pode describir a través deles.
CE2 - Poder manipular claramente as ordes de magnitude e facer estimacións axeitadas para desenvolver unha percepción clara de situacións que, aínda que son fisicamente diferentes, mostran algunha analoxía, permitindo o uso de solucións coñecidas a novos problemas.
CE3 - Coñecer os modelos experimentais máis importantes, tamén poder realizar experimentos de xeito independente, así como describir, analizar e avaliar críticamente os datos experimentais.
CE4 - Poder comparar novos datos experimentais cos modelos dispoñibles para comprobar a súa validez e suxerir cambios que melloren o acordo dos modelos cos datos.
CE5 - Poderá realizar os elementos esenciais dun proceso ou situación e establecer un modelo de traballo dela, así como realizar os enfoques necesarios para reducir o problema a un nivel manexable. El demostrará o pensamento crítico para construír modelos físicos.
CE6 - Comprender e dominar o uso dos métodos matemáticos e numéricos máis utilizados na Física
CE7 - Poder usar ferramentas informáticas e desenvolver programas de software

Activarase un curso na plataforma Moodle da Campus Virtual, á que se subirá información de interese para o alumno así como material docente diverso.

Normas xerais

As Técnicas Experimentais II comezan o primeiro día do curso académico coas clases expositivas e interactivas de Estatística, ás que acudirá o grupo completo (expositivas) ou subgrupos de vinte alumnos por hora de clase interactiva. Antes de rematar a parte de Estatística fixarase a data para o exame desta parte que se realizará nun prazo de tempo breve e daranse as indicacións xerais sobre os laboratorios para continuar de inmediato coa parte correspondente de Mecánica. No segundo semestre, indicaranse as datas concretas para o inicio dos laboratorios de Termodinámica e Electromagnetismo. Cada grupo estará, en cada un dos laboratorios un total de seis sesións de catro horas diarias en horario de mañás ou tardes.

Requisitos previos recomendados: Física Xeral I, II. Métodos Matemáticos I-III. Técnicas Experimentais I.
Indicación metodolóxica específica para a materia: Para a parte de Estatística, a metodoloxía consistirá fundamentalmente en clases teóricas e seminarios. As partes de laboratorio seguen a metodoloxía xeral do laboratorio.

Normas particulares

• Estatística
Como quedou dito, esta parte é eminentemente teórica e se desenvolverá nun tempo aproximado de 28 horas. Nas leccións expositivas presentaranse os contidos de cada un dos capítulos do programa, seguindo de xeito preferente un manual ("Tratamento de datos físicos", L. M. Varela, F. Gómez, J. Carrete), aínda que algúns dos temas serán desenvolvidos a partir de apuntamentos entregados polos profesores encargados da materia. Ao remate de cada tema ou ao remate dun grupo de temas pódese realizar un exame tipo test sobre os contidos vistos, en función da dispoñibilidade de datas e aulas. Finalmente realizarase un exame final desta parte en data próxima á finalización das clases.

• Laboratorio de Mecánica:
As sesións correspondentes ao laboratorio de Mecánica terán lugar durante o primeiro cuadrimestre. Ao comezo do devandito cuadrimestre publicarase o calendario coas sesións de prácticas en cada un dos grupos. As prácticas dispoñen duns guións que se distribuirán aos alumnos antes de que comecen nunha primeira sesión informativa. Cada grupo terá ademais cinco sesións no laboratorio, a razón de catro horas diarias. Estas sesións estarán separadas por un espazo de tempo suficiente para que cada alumno poida procesar os datos obtidos e confeccionar un informe que deberá ser presentado antes da seguinte sesión. A última sesión servirá para rematar as avaliacións e para completar ou repetir algunha práctica. Realizarase unha proba escrita desta parte en data próxima á finalización das
sesións de laboratorio.

• Laboratorio de Termodinámica:
O calendario e a composición dos grupos publicaranse no Campus Virtual. O alumnado recibirá previamente ao comezo das clases o material coas diferentes prácticas existentes no laboratorio que deberán ler e comprender antes de entrar a realizar as prácticas. Cada grupo estará no laboratorio durante tres semanas en dúas sesións por semana, a razón de catro horas por sesión. A primeira sesión será informativa, e nela explicarase o funcionamento xeral do laboratorio e resolveranse as dúbidas que poida ter o alumnado. Ao comezo das restantes sesións, o profesor preguntará individualmente, mediante un control escrito durante as horas de laboratorio, sobre o contido da práctica a realizar nesa sesión. O alumnado deberá presentar un informe individual das prácticas asignadas.

• Laboratorio de Electromagnetismo:
As sesións correspondentes ao laboratorio de electromagnetismo terán lugar durante o 2º semestre. Ao comezo do devandito semestre o calendario publicarase coas sesións de prácticas en cada un dos grupos. As prácticas contan con guións escritos e vídeos explicativos dos mesmos que serán postos a disposición dos alumnos a través da aula virtual. Este material detalla tanto o procedemento experimental como o procedemento para a elaboración do informe. A avaliación será continua, avaliaranse coñecementos ao longo do semestre baseándose na preparación de informes de laboratorio e tests de coñecementos adquiridos.

As titorías poderán ser presenciais ou telemáticas, se son telemáticas requirirán de cita previa o que tamén é recomendable para as presenciais.

Para a avaliación desta materia teranse en conta os seguintes factores

a) Asistencia ás clases interactivas,
b) Actitude no aula/laboratorio.
c) Entrega de problemas e traballos propostos
d) Memoria co traballo no laboratorio.
e) Exames parciais.
f) Exame final sobre contidos da materia.

Para aprobar esta materia, é preciso realizar tódolos traballos, prácticas de laboratorio e memorias encomendados individualmente e ademais aprobar independentemente cada unha das súas catro partes, estatística, mecánica, electromagnetismo e termodinámica. Admítese compensar un suspenso nunha (e só nunha) das partes, sempre que a nota da mesma non sexa inferior a 4, e que a media das cualificacións obtidas nas catro partes sexa superior a 5 (sobre 10).

Na parte de Estatística, pódese establecer un sistema combinado de avaliación consistente en avaliación continua e exame final. A cualificación final do alumno será a maior entre: i) a cualificación da avaliación continua, e ii) a cualificación do exame final. No que respecta aos métodos de avaliación continua usaranse preferentemente controis -que caso de ser superados compensaranse no exame final- e a asistencia ás leccións expositivas (ata un 10% por asistencia cando esta supere o 80% das clases). A cualificación do alumno na segunda oportunidade corresponderá ao promedio co mesmo peso anterior entre o exame oficial da segunda oportunidade e avaliación continua feita para a primeira oportunidade.

Para os casos de realización fraudulenta de exercicios ou probas será de aplicación o recollido na “Normativa de avaliación do rendemento académico dos estudantes e de revisión de cualificacións”:

Artigo 16. Realización fraudulenta de exercicios ou probas.
A realización fraudulenta dalgún exercicio ou proba esixida na avaliación dunha materia implicará a cualificación de suspenso na convocatoria correspondente, con independencia do proceso disciplinario que se poida seguir contra o alumno infractor. Considerarse fraudulenta, entre outras, a realización de traballos plaxiados ou obtidos de fontes accesibles ao público sen reelaboración ou reinterpretación e sen citas aos autores e das fontes.

Clases de pizarra en grupo grande 28
Clases con ordenador/laboratorio en grupo reducido 84
Titorías en grupo reducido sen ordenador/laboratorio 8

Estudio autónomo individual ou en grupo 60
Escritura de exercicios, conclusións ou outros traballos 85
Programación/experimentación ou outros traballos en ordenador/laboratorio 30
Lecturas recomendadas, actividades en biblioteca ou similar 5

Pola súa propia natureza, esta disciplina é fundamentalmente práctica, aínda que inclúe na primeira parte unha introdución teórica á Estatística matemática, indispensable para o tratamento dos datos resultado dos experimentos físicos. De acordo co dito anteriormente, o programa desta asignatura divídese en catro partes de idéntica duración, unha adicada ao tratamento estatístico dos datos e as outras tres ás técnicas experimentais de Mecánica, Electromagnetismo e Termodinámica. Durante o desenvolvemento da parte teórica pódese requerir ó alumnado a entrega de diversos problemas en datas sinaladas para a evaluación continua dos seus coñecementos. Asimesmo, logo do paso polo laboratorio, e no prazo de tempo indicado polo profesor ou profesora, cada alumno deberá entregar ben o caderno de laboratorio, ben unha memoria independente, segundo se lle indique, onde, en calquera das opcións, deberá incorporarse o tratamento dos datos así como os resultados e -moi especialmente- as conclusións obtidas en cada unha das prácticas realizadas.