Guía docente de Técnicas Experimentales Básicas (2951119)

Haber cursado el Curso de Física para los cursos cero de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Granada:

https://cursos-0-fc-ugr.github.io/Fisica/

En el caso de utilizar herramientas de IA para el desarrollo de la asignatura, el estudiante debe adoptar un uso ético y responsable de las mismas. Se deben seguir las recomendaciones contenidas en el documento de "Recomendaciones para el uso de la inteligencia artificial en la UGR" publicado en esta ubicación:

https://ceprud.ugr.es/formacion-tic/inteligencia-artificial/recomendaciones-ia#contenido0

Naturaleza de los fenómenos físicos y su medida. Laboratorio de Física General. Tratamiento de datos.

• Formar graduados capaces de observar, catalogar y modelar los fenómenos de la naturaleza a través de sus conocimientos sobre las distintas ramas de la Física, posibilitando su acceso al mercado laboral en puestos de nivel de responsabilidad medio-alto o bien continuar estudios, con un alto grado de autonomía, en disciplinas científicas o tecnológicas.
• Desarrollar en los estudiantes una clara percepción de situaciones aparentemente diferentes pero que muestran evidentes analogías físicas, lo que permite la aplicación de soluciones probadas a nuevos problemas. Para ello es importante que el estudiante, además de dominar las teorías físicas, adquiera un buen conocimiento y dominio de los métodos matemáticos y numéricos más comúnmente utilizados.
• Potenciar en los estudiantes la capacidad de identificar los elementos esenciales de un proceso o una situación compleja que le permita construir un modelo simplificado que describa, con la aproximación necesaria, el objeto de estudio y posibilite realizar predicciones sobre su evolución futura. Así mismo, debe ser capaz de comprobar la validez del modelo introduciendo las modificaciones necesarias cuando se observen discrepancias entre las predicciones y las observaciones.
• Familiarizar al alumno con el trabajo en el laboratorio, la instrumentación y los métodos experimentales más usados, capacitándolo para realizar experimentos de forma independiente describiendo, analizando y evaluando críticamente los datos obtenidos.
• Trasmitir la relevancia de la Física en el panorama de la Ciencia actual así como el importante papel que ésta juega en el desarrollo tecnológico de nuestra sociedad.
• Inculcar al alumno una visión de la Física como parte integrante de la Educación y la Cultura que le permita reconocer su presencia en la Naturaleza a través de la Ciencia, la Tecnología y el Arte.

• Tema 1. Introducción. Objeto del curso. Necesidad de la experimentación. Programa de la asignatura
• Tema 2. El Método Científico. El método Científico. Tipos de experimentos. Organigrama para una experimentación con método. Procedimiento experimental.
• Tema 3. Elementos de Estadística Descriptiva. Introducción. Tabulación de una muestra cuantitativa. Distribución de frecuencias. Descripción gráfica. Estadígrafos fundamentales: Moda, media aritmética, mediana, cuartiles y percentiles. Varianza y desviación típica.
• Tema 4. Distribuciones de Probabilidad. Introducción. Probabilidad. Variables aleatorias. Momentos de una distribución. Función de probabilidad. Función de distribución. Distribución binomial. Distribución de Poisson. Variables aleatorias continuas. Distribución de Gauss. Distribución chi cuadrado de Pearson. Distribución t de Student. Distribución F de Fisher-Snedecor. Distribuciones Multidimensionales.
• Tema 5. Estimación de parámetros. Introducción. Estimación puntual. Estimación por intervalos de confianza. Intervalos de confianza de los parámetros. Propiedades de estimadores puntuales. Método de máxima verosimilitud. Método de los mínimos cuadrados.
• Tema 6. Incertidumbres experimentales. Introducción. Concepto de incertidumbre. Error vs incertidumbre. Cuantificación de incertidumbres: medidas directas e indirectas. Incertidumbre expandida.
• Tema 7. Introducción al Análisis Dimensional. Introducción. Magnitud y medida. Magnitudes fundamentales y derivadas. Constantes dimensionadas. Postulados básicos del análisis dimensional. Constantes ineludibles. Productos adimensionales. Teorema de pi. Aplicaciones del análisis dimensional en la experimentación. Principio de Similitud.

Se comienza con la realización de una “Práctica 0”. Se trata de realizar una introducción a la instrumentación que existe en el laboratorio (Tema 8) y realizar de manera detallada un experimento, incluyendo las nociones básicas para la redacción de un informe científico. Con este objetivo se explicarán durante las primeras sesiones prácticas los programas de edición de textos, hojas de cálculo y representación gráfica que utilizaremos a lo largo del curso.

Durante el semestre los alumnos, realizarán normalmente por parejas, cada semana, algunas de las siguientes prácticas disponibles en el laboratorio:

1. Leyes de Newton.
2. Choque unidimensional.
3. Caída libre de los cuerpos.
4. Momento de inercia de un volante.
5. Constante elástica de un muelle.
6. Elasticidad: flexión de una barra.
7. Elasticidad: alargamiento de un hilo metálico.
8. Péndulo de Kater.
9. Péndulo de torsión.
10. Péndulo físico.
11. Fuerza centrípeta.
12. Determinación de densidades de líquidos y sólidos.
13. Medida de la viscosidad por el método de Stokes.
14. Termómetro de gas a presión constante.
15. Equivalente en agua de un calorímetro.
16. Calor de fusión del hielo y calor específico de sólidos.
17. Ley de Boyle.
18. Velocidad del sonido en el aire.
19. Extensiometría y transductores.
20. Ley de Ohm.
21. Leyes de Kirchoff. Puente de Wheatstone.
22. Carga y descarga de un condensador.
23. Medida de resistividades de materiales.
24. Manejo del osciloscopio.
25. Circuitos de corriente alterna.
26. Campos magnéticos en las proximidades de conductores.
27. Marcha de rayos.
28. Lentes y sistemas de Lentes.
29. Difracción de Fraunhofer.
30. Decrecimiento al azar del carácter radiactivo.
31. Medida de la velocidad de la luz

General-Instrumentación:

• Squires, G.L. ”Practical Physics”, Cambridge University Press (Cuarta Edición on line 2012).
• Squires, G. L. “Física Práctica”, Mc Graw-Hill, 1972 (es la traducción en español de la primera edición).
• Penny, R.K. ”The Experimental Methods”, Logman, London, 1974.
• Feibleman, J. K. “Scientific Method”, Martinus Nijhoff, The Hague, 1972.
• Bunge, M. ”La Investigación Científica”, Ariel, Barcelona, 1983.
• Baird, D.C. ”Experimentation: An Introduction to Measurement Theory and Experiment Design”, Prentice Hall, Englewood Cliff, New Jersey, 1962.
• Greenberg, L.H. ”Discoveries in Physics for Scientifics and Engineers”, W.B. Saunders Company, Philadelphia, 1975.
• Kirkup, L. “Experimental Method. An Introduction to the Analysis and Presentation of Data”, Wiley, Australia, 1994.

Errores y estadística:

• Massimiliano Bonamente "Statistics and Analysis of Scientific Data", Graduate Texts in Physics , Springer, 2022
• Bevington, P.R., Robinson, D.K. “Data reduction and error analysis for the physical sciences”, McGraw-Hill, 2003.
• Box G, E.P., Hunter, W., Hunter, J. "Statistics for Experimenters", New York: John Wiley & Sons, 2006.
• Gorgas García J., Cardiel López, N., Zamorano Calvo, J. “Estadística Básica para Estudiantes de Ciencias”, Departamento de Astrofísica y Ciencias de la Atmósfera. Facultad de Ciencias Físicas Universidad Complutense de Madrid, 2009.
• Calot, G.” Curso de estadística descriptiva”, Paraninfo, 1988.
• Hernández Bastida, A. “ Curso elemental de estadística descriptiva”, Ediciones Pirámide, 2008,
• Sheldon R. “A first course in probability”, Pearson International Edition, 2006.
• González Fernández, C. “Datos experimentales: Medida y error. Guía práctica”, Bellisco, Ediciones Técnicas y Científicas, 2015.
• Taylor J.R. “Introducción al análisis de errores”, Editorial Reverté, 2014.

Análisis Dimensional:

• Barenblaat, G. I. “Scaling”, Cambridge, Cambridge University Press. 2003.
• Palacios, J., “Análisis Dimensional”, Espasa-Calpe, Madrid, 1964.
• Isaacson, E. St. Q. “Dimensional Methods in Engineering and Physics”, Arnold, London, 1975.

Para aspectos teóricos relacionados con los fundamentos de las prácticas se pueden consultar los libros de física general (para más información consulte las guías docentes de las asignaturas Física General I y Física Genera II del grado en Física).

• https://phet.colorado.edu/. Portal con aplicaciones Java con simulaciones interactivas de ciencia y matemáticas.

• http://www.ugr.es/~zoom/. En esta página se encuentran entre otros aspectos interesantes tablas con valores de magnitudes físicas, útil para el repaso de las unidades y órdenes de magnitud.

Páginas de enlaces a empresas que venden las prácticas de laboratorio, donde se encuentra detallada la instrumentación de algunas de las prácticas que realizaremos en el laboratorio:

• https://www.pasco.com
• https://www.phywe.com
• https://www.didaciencia.com

• MD01. Lección magistral/expositiva 

En esta convocatoria, para la evaluación de todo el alumnado se utilizará la denominada evaluación CONTINUA, de tal manera que como instrumentos de esta evaluación se utilizarán:

• Examen de teoría y problemas: 50%.
• Informes de prácticas: 35% (Se entregarán los informes semanalmente, quedando estos bajo la custodia del profesor).
• Examen oral de prácticas: 15%

Se aplicarán los siguientes condicionantes:

• ES NECESARIO APROBAR TEORÍA Y PRÁCTICAS PARA HACER LA NOTA MEDIA FINAL.
• LA ASISTENCIA A PRÁCTICAS SERÁ OBLIGATORIA, ADMITIÉNDOSE UN MÁXIMO DE 2 FALTAS A LO LARGO DEL CURSO.Si las dos faltas son justificadas, estas se pueden recuperar en una sesión de recuperación específica (en el mismo o con otro grupo de prácticas).

Evaluación por incidencias:

Podrán solicitar evaluación por incidencias, los estudiantes que no puedan concurrir a las pruebas finales de evaluación o a las programadas en la Guía Docente con fecha oficial, por alguna de las circunstancias recogidas en el artículo 9 de la Normativa de evaluación y de calificación de los estudiantes de la Universidad de Granada, siguiendo el procedimiento indicado en dicha normativa.

En esta convocatoria la evaluación se establecerá del siguiente modo:

• Examen de teoría y problemas: 50%.
• Nota de Prácticas: 50%. La obtenida durante el curso académico actual (siempre que su nota sea 5 o superior) o bien la de un examen de prácticas en el que el alumno realizará una de las prácticas de las establecidas en la guía docente con ayuda de un guion y al acabar entregará un informe de la misma al profesor, seguida de una discusión oral del informe. Esta prueba no se realizará necesariamente el mismo día que el examen teórico y será solicitada al profesor de teoría o en la secretaría del departamento desde el día que se convoque la prueba extraordinaria hasta el día que se realice el examen teórico.

Igual que en la convocatoria ordinaria, es necesario superar la parte teórica y práctica para aprobar la asignatura, es decir, obtener más de 5 puntos (sobre 10) en el examen teórico y una nota de prácticas también igual o superior a 5 (sobre 10).

De acuerdo con la Normativa de Evaluación y de Calificación de los Estudiantes de la UGR, se contempla la realización de una evaluación única final a la que podrán acogerse aquellos estudiantes que no puedan cumplir con el método de evaluación continua por algunos de los motivos recogidos en el Artículo 8. Para acogerse a la evaluación única final, el estudiante, en las dos primeras semanas de impartición de la asignatura, en las dos semanas siguientes a su matriculación si ésta se ha producido con posterioridad, o más tarde si hay causa sobrevenida, lo solicitará a través de la sede electrónica, alegando y acreditando las razones que le asisten para no poder seguir el sistema de evaluación continua.

La nota de los alumnos que opten por la Evaluación Única Final se obtendrá mediante la realización de dos pruebas:

• Examen teórico, correspondiente a la parte teórica y problemas.
• Examen de prácticas, en el que el alumno realizará una de las prácticas de las establecidas en la guía docente con ayuda de un guion y al acabar entregará un informe de la misma al profesor.

La nota final se calcula (siempre que se haya obtenido al menos un 5 en cada una de ellas) considerando una media ponderada de ambas pruebas, es decir, 60% para el examen teórico y 50% del examen de prácticas, cuya evaluación incluirá una parte de evaluación oral.

En la plataforma virtual PRADO de la Universidad de Granada, los alumnos encontrarán toda la información relevante de la asignatura: guía docente, relaciones de problemas, asignación de prácticas por grupos, calificaciones y otras informaciones y/o documentaciones de interés en el caso de que el profesor no se las entregue durante el curso. En la clase de presentación, el profesor concreto de cada grupo expondrá a los alumnos todos estos aspectos junto con la metodología concreta que seguirá durante el curso. El estudiante recibirá, al inicio del curso, información sobre las Normas de Seguridad y del correcto desarrollo de las prácticas. El documento estará disponible en la plataforma PRADO de la asignatura. Este documento es de obligada lectura y aplicación durante el desarrollo de las prácticas, el no cumplimiento del mismo por parte del estudiante exime de cualquier responsabilidad al profesor que imparte las prácticas y al departamento donde se desarrollen las mismas.

Alumnos con necesidades específicas de apoyo educativo (NEAE)

Siguiendo las recomendaciones de la CRUE y del Secretariado de Inclusión y Diversidad de la UGR, los sistemas de adquisición y de evaluación de competencias recogidos en esta guía docente se aplicarán conforme al principio de diseño para todas las personas, facilitando el aprendizaje y la demostración de conocimientos de acuerdo a las necesidades y la diversidad funcional del alumnado. La metodología docente y la evaluación serán adaptadas al alumnado con NEAE, conforme al Artículo 11 de la Normativa de Evaluación y de Calificación de estudiantes de la UGR, publicada en el Boletín Oficial de la UGR nº 112, de 9 de noviembre de 2016.

Inclusión y Diversidad de la UGR

En el caso de estudiantes con discapacidad u otras NEAE, el sistema de tutoría deberá adaptarse a sus necesidades, de acuerdo a las recomendaciones de la Unidad de Inclusión de la UGR, procediendo los Departamentos y Centros a establecer las medidas adecuadas para que las tutorías se realicen en lugares accesibles. Asimismo, a petición del profesorado, se podrá solicitar apoyo a la unidad competente de la Universidad cuando se trate de adaptaciones metodológicas especiales.

Python.

Overleaf.