Ministerio de Cultura y Educación
Universidad Nacional de San Luis
Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales
Departamento: Fisica
Área: Area I: Basica
(Programa del año 2017)
(Programa en trámite de aprobación)
(Programa presentado el 29/08/2017 10:11:06)
I - Oferta Académica
Materia Carrera Plan Año Periodo
FISICA III LIC.EN FISICA 015/06 2017 2° cuatrimestre
FISICA III PROF.EN FÍSICA 16/06 2017 2° cuatrimestre
II - Equipo Docente
Docente Función Cargo Dedicación
UÑAC, RODOLFO OMAR Prof. Responsable P.Asoc Exc 40 Hs
FACCIO, ROBERTO JOSE Prof. Co-Responsable P.Adj Exc 40 Hs
III - Características del Curso
Credito Horario Semanal Tipificación Duración
Teórico/Práctico Teóricas Prácticas de Aula Práct. de lab/ camp/ Resid/ PIP, etc. Total C - Teoria con prácticas de aula Desde Hasta Cantidad de Semanas Cantidad en Horas
Periodo
 Hs. 4 Hs. 5 Hs.  Hs. 9 Hs. 2º Cuatrimestre 07/08/2017 18/11/2017 15 135
IV - Fundamentación
Este curso se basa fundamentalmente en el volumen III del Berkeley Physics Course que es uno de los textos mas completos
sobre la materia.
El curso introduce los conceptos básicos de oscilaciones y ondas,que este departamento cree necesarios para la formación de
un físico o de un profesor en física.
V - Objetivos
Que el alumno comprenda los conceptos de:
1.Oscilaciones de sistemas con uno o mas grados de libertad
2.Ondas mecánicas en sistemas finitos e infinitos
3.Ondas electromagnéticas en el vacío y en medios dispersivos
4.Polarizacion,interferencia y difracción
5.Optica geométrica
VI - Contenidos
Tema 1: Oscilaciones libres de sistemas simples
1.1 Oscilaciones libres de sistemas con un grado de libertad.
Oscilaciones armónicas. Fuerza de retorno e inercia. El significado físico del cuadrado de la frecuencia angular. Péndulo
simple. Péndulo compuesto. Sistema masa - resorte. Oscilaciones longitudinales y transversales. Aproximación de resorte
Página 1
muy estirable. Aproximación de pequeñas oscilaciones.
1.2 Linealidad y el principio de superposición.
Ecuaciones diferenciales lineales homogéneas y no homogéneas. Solución de la ecuación diferencial para el oscilador
armónico.
1.3 Oscilaciones libres de sistemas con dos grados de libertad.
Propiedades de un modo de oscilación. Oscilador armónico bidimensional. Coordenadas normales. Solución para los modos
de oscilación. Oscilaciones longitudinales y transversales de dos masas acopladas por resortes.
1.4 Pulsaciones.
Modulación. Oscilación casi armónica. Pulsaciones producidas por dos diapasones. Pulsaciones entre los modos normales de
dos osciladores débilmente acoplados.
1.5 Superposición de dos movimientos armónicos simples.
Superposición de dos MAS con igual dirección e igual frecuencia. Superposición de dos MAS con igual dirección y
diferentes frecuencias. Superposición de dos MAS perpendiculares con frecuencias iguales y diferentes.
Tema 2: Oscilaciones libres de sistemas con muchos grados de libertad
2.1 Los modos normales de un sistema contínuo Ondas estacionarias. Configuraciones de modos normales de la oscilación
transversal de una cuerda con cuentas.
2.2 Los modos transversales de una cuerda contínua.
Vibraciones longitudinales y transversales. Polarización lineal.La ecuación de ondas clásica. Ondas estacionarias. Velocidad
de la onda. Condiciones de contorno. Frecuencias armónicas. Número de onda.La relación de dispersión. Ondas dispersivas y
no dispersivas.
2.3 Los modos de un sistema no contínuo con N grados de libertad.
Oscilaciones transversales de una cuerda con cuentas. Ecuación de movimiento. Modos normales de oscilación. Relación de
dispersión. Condiciones de contorno. Límite de longitud de onda larga. Oscilaciones longitudinales de un sistema de masas y
resortes.
Tema 3: Oscilaciones amortiguadas y forzadas
3.1 Oscilador armónico unidimensional amortiguado.
Oscilaciones subamortiguadas, críticamente amortiguadas y sobreamortiguadas. El factor Q de calidad.
3.2 Oscilador armónico unidimensional no amortiguado y forzado.
Respuesta del sistema en función de la frecuencia impulsora.
3.3 Oscilador armónico unidimensional amortiguado y forzado.
Respuesta del sistema en función de la frecuencia impulsora. Oscilaciones transitorias.
3.4 Potencia absorbida por un oscilador armónico forzado.
Casos no amortiguado y amortiguado.
3.5 Oscilaciones forzadas de sistemas con dos grados de libertad.
Oscilaciones forzadas de dos péndulos acoplados. Cada modo actúa como un oscilador armónico amortiguado y forzado.
Cada péndulo se mueve como una superposición de modos amortiguados forzados.
3.6 Oscilaciones forzadas de sistemas con muchos grados de libertad.
Oscilaciones libres de N péndulos acoplados. Oscilaciones forzadas de N péndulos acoplados. Fases relativas de las partes
móviles. Aproximación al contínuo. Ondas sinusoidales. Ondas exponenciales.Relación de dispersión. Medios dispersivos y
reactivos. La solución exacta para las oscilaciones forzadas de N péndulos acoplados. Rango dispersivo. Rango reactivo bajo.
Rango reactivo alto.
Tema 4: Ondas de propagación
4.1 Ondas progresivas armónicas en una dimensión.
Velocidad de fase. Las ondas de propagación tienen la misma relación de dispersión que las ondas estacionarias. Relación de
dispersión para una disposición lineal infinita de péndulos acoplados. Ondas de propagación sinusoidales. Ondas
exponenciales. Ondas exponenciales en zig-zag. Ondas sinusoidales dispersivas y no dispersivas. Ondas exponenciales
reactivas. Ondas transversales en una cuerda con cuentas. Ondas longitudinales en un resorte con cuentas.
Tema 5: Modulaciones,pulsaciones y paquetes de ondas
5.1 Velocidad de grupo.
Señales portadoras de modulación. Superposición de dos oscilaciones armónicas para dar una oscilación modulada en
amplitud. Superposición de dos ondas progresivas para dar una onda progresiva modulada en amplitud. Velocidad de
modulación. Velocidad de grupo.
5.2 Pulsaciones.
Solución exacta para la pulsación producida por un espectro de frecuencias cuadrado.
Tema 6: Ondas en tres dimensiones
6.1 Ondas planas.
Ondas planas armónicas. El vector de propagación. Plano de fase constante. Velocidad de fase.Relaciones de dispersión en
tres dimensiones. La ecuación de ondas en tres dimensiones.
6.2 Ondas sonoras.
Espectro sonoro. Velocidad del sonido. Efecto Doppler.
6.3 Ondas electromagnéticas.
Conceptos de cálculo vectorial. Flujo y circulación de un campo vectorial. Gradiente, divergencia y rotor. Teoremas de Gauss
y Stokes. Las ecuaciones de Maxwell en forma integral y diferencial. Ecuación de ondas clásica para las ondas
electromagnéticas en el vacío. La luz es una onda electromagnética. Ondas electromagnéticas planas. Ondas armónicas de
propagación. Ondas armónicas estacionarias.Detección de una onda electromagnética. Generación de una onda
electromagnética. Densidad y flujo de energía en una onda electromagnética plana. El vector de Poynting. Flujo de momento
lineal en una onda electromagnética plana. Momento angular en una onda electromagnética plana. Ondas electromagnéticas
en el vacío y en medios dispersivos.
Tema 7: Polarización
7.1 Descripción de estados de polarización.
Polarización de ondas transversales. Polarización lineal. Ondas estacionarias linealmente polarizadas. Ondas progresivas
linealmente polarizadas. Polarización circular. Ondas estacionarias circularmente polarizadas. Ondas progresivas
circularmente polarizadas. Polarización transversal general, polarización elíptica.Notación compleja. Funciones de onda
complejas y amplitudes complejas. Funciones de onda ortonormales. Otras representaciones completas de la luz polarizada.
Representación de la polarización circular.
7.2 Producción de ondas polarizadas.
Polarización por emisión selectiva. Polarización por absorción selectiva. Alambrado paralelo. Polaroide. Polarizadores en
serie. Polarizador perfecto. Ley de Malus. Polarización por dispersión simple. Polarización por reflexión especular. Ley de
Brewster. Relaciones de fases para la luz reflejada especularmente.
7.3 Doble refracción.
Ejes rápido y lento de una lámina de retardo. Actividad óptica. El gran descubrimiento de Pasteur.
Tema 8: Interferencia y difracción
8.1 Interferencia entre dos fuentes puntuales coherentes.
Fuentes coherentes. Interferencia constructiva y destructiva. Diagrama de interferencia. Campo cercano y lejano. Diagrama
de interferencia de campo lejano. Máximo principal. Fase relativa debida a la diferencia de camino. Onda progresiva
promedio. Flujo de fotones. Diagrama de interferencia de dos ranuras. Conservación de la energía.
8.2 La difracción y el principio de Huygens.
Diferencia entre interferencia y difracción. Como trabaja una pantalla opaca. Pantallas opacas brillantes y negras. Efecto de
un agujero en una pantalla opaca. Principio de Huygens. Configuración de difracción para una ranura simple. Configuración
de difracción para dos ranuras anchas. Configuración de difracción para varias ranuras paralelas e idénticamente espaciadas.
Configuración de interferencia de ranuras múltiples. Máximo principal, máximo central, fuente de luz blanca. Red de
difracción. Difracción de rayos X.
Tema 9: Optica geométrica
9.1 Reflexión y refracción de la luz.
Reflexión especular. Indice de refracción. Variación del índice de refracción con el color. Ley de Snell. Dispersión en el
vidrio. Fibras ópticas. Prismas. Espejos planos. Espejos esféricos. Formación de imágenes. Aumento. Superficies esféricas
refractantes. Fórmula del constructor de lentes. Lentes delgadas. Formación de imágenes. Aumento. Instrumentos ópticos:
telescopio y microscopio.

VII - Plan de Trabajos Prácticos
Cada tema del programa está acompañado de una guía de problemas que complementan los conceptos de la teoría.
VIII - Regimen de Aprobación
Condiciones para regularizar esta asignatura
75% de asistencia a las clases de trabajos prácticos de problemas.
Aprobación del 100% de los parciales con nota igual o superior a 7(siete).
Número total de exámenes parciales: 2 (dos)
Número total de recuperaciones: 4(cuatro) a cada parcial le corresponderán 2 (dos) recuperaciones.
Condiciones para aprobar esta asignatura
Aprobar con nota mayor o igual a 4 (cuatro) un examen teórico final en cualquiera de las mesas de examen regulares o
especiales. La modalidad del examen final podrá ser oral o escrita según disponga el responsable del curso.
Esta Asignatura NO puede rendirse en la condición de alumno Libre
IX - Bibliografía Básica
[1] "Ondas",Berkeley Physics Course", Vol.III, Frank Crawford.
[2] "Vibraciones y Ondas",Curso de Física del M.I.T.,A.P.French
X - Bibliografia Complementaria
[1] "The Feynman Lectures on Physics", Volumenes 1 y 2, R.P.Feynman,
[2] "Física", Volumenes 1 y 2, D.Halliday and R.Resnick
[3] "The Physics of Vibrations and Waves", H.J. Pain, J. Wiley and Sons Ltd., 2nd. Edition.
XI - Resumen de Objetivos
Estudiar:
1.Oscilaciones en sistemas mecánicos y eléctricos con uno o mas grados
de libertad.
2.Ondas mecánicas y electromagnéticas en sistemas finitos e infinitos.
3.Optica física y óptica geométrica.
XII - Resumen del Programa
1.Oscilaciones libres de sistemas con uno o dos grados de libertad.
2.Oscilaciones libres de sistemas con muchos grados de libertad.
3.Oscilaciones amortiguadas y forzadas.
4.Ondas de propagación.
5.Modulaciones, pulsaciones y paquetes de ondas
6.Ondas en tres dimensiones.Ondas electromagnéticas.
7.Polarización.
8.Interferencia y difracción.
9.Optica geométrica
XIII - Imprevistos
No Corresponde