| Física II | Codi: 11.517 : 6 |
En aquesta assignatura estudiarem principalment els fonaments físics de les ones. S'hi tractaran les ones des de diversos punts de vista, tot i que el gruix principal està en les ones electromagnètiques. L'enfocament va del més general al més particular, la propagació d'ones electromagnètiques en una línia de transmissió o la generació d'ones per un dipol.
Atès que qualsevol senyal propagant-se és una ona electromagnètica, aquesta assignatura permet entendre els fonaments de totes les assignatures en què hi ha algun senyal. I no s'ha d'oblidar que la llum o el so són també senyals que es propaguen.
A nivell més concret, l'assignatura mostra els fonaments físics d'assignatures com: "Antenes" i "Xarxes de fibra òptica", en la branca de Sistemes de telecomunicació; "Xarxes inalàmbriques i mòbils", en la branca de Telemàtica; i "Procesament d'imatge", "Acústica" i "Xarxes inalàmbriques i mòbils", en la branca de sistemes audiovisuals.
És per tant una assignatura fonamental per entendre els fonaments de la telecomunicació, sigui quina sigui la branca a què hom vulgui dedicar-se.
Val a dir també que els conceptes explicats formen part del bagatge cultural que s'espera de qualsevol enginyer de telecomunicació, independentment de la branca que hagi estudiat, per la qual cosa constitueix una assignatura fonamental per a la seva vida professional.
Els coneixements previs que cal tenir són:
· Vectors
· Resolució de sistemes d'equacions
· Números complexes
· Funcions d'una variable
· Continuïtat
· Derivació
· Equacions diferencials ordinàries
· Integració
· Transformada de Fourier
· Moviment Harmònic Simple
· Dinàmica
· Electrostàtica
· Magnetostàtica
· Llei d'inducció de Faraday
· Ones Electromagnètiques
Aquests coneixements s'imparteixen a les assignatures de "Matemàtiques I", "Matemàtiques II", "Física I" i "Senyals i Sistemes I".
Es recomana matricular-se de "Física II" només en cas que s'hagin superat "Matemàtiques I", "Matemàtiques II" i "Física I".
La competència general del grau en què s'emmarca l'assignatura és:
· 22. Capacitat per comprendre els mecanismes de propagació i transmissió d'ones electromagnètiques i acústiques, i els seus corresponents dispositius emissors i receptors.
Les competències específiques de l'assignatura són:
· Comprendre què són les ones i quins tipus d'ones hi ha per interioritzar els fenòmens relacionats amb elles.
· Saber els fonaments d'acústica per saber dissenyar espais i entorns per capturar i treballar amb so.
· Saber els fonaments d'òptica per comprendre els dispositius de processament d'imatges en el moment de la captació d'aquestes.
· Interioritzar que l'electromagnetisme és una interacció fonamental de la naturalesa per ser conscient de la seva presència en el nostre entorn i ser capaç de tenir-ho en compte.
· Comprendre les lleis fonamentals de l'electrostàtica i la magnetostática tant en el buit com en presència de matèria per ser capaç de comprendre els efectes subjacents a l'electrònica, la transmissió d'informació per medis telemàtics, etc.
· Comprendre els fonaments de la inducció electromagnètica per poder prevenir i/o aplicar les interaccions relacionades amb la propagació electromagnètica.
· Aprendre què és una ona electromagnètica per poder comprendre com es propaga per un medi i com li afecten les separacions de medis.
· Saber treballar les expressions fonamentals de la teoria electromagnètica amb una base matemàtica vectorial per ser capaç de dur a terme previsions precises.
· Aprendre com es propaga en diversos medis i separacions de medis per a poder preveure'n el comportament i dissenyar dispositius que explotin aquest comportament.
· Comprendre els fonaments de funcionament de les guies d'ona i com es propaga una ona a través d'elles tant per poder dissenyar dispositius basats en guies d'ona com per tenir en compte les guies d'ona de l'entorn (canons urbans, túnels, etc.).
· Saber treballar les expressions fonamentals de la teoria electromagnètica amb una base matemàtica vectorial per ser capaç de dur a terme previsions precises.
· Entendre el fet diferencial de les línies de transmissió per ser capaç d'aplicar teoria de línies de transmissió quan convingui.
· Comprendre els fonaments de la radiació electromagnètica per saber treballar amb tot tipus d'elements radiants.
|
Parts del curs |
Mòduls |
Breu descripció |
|
Part I: Ones i Acústica
|
Mòdul 1: Ones |
En aquest primer mòdul s'introdueixen les ones, en general. Veurem quins tipus d'ona hi ha, com es descriuen matemàticament i quines propietats tenen. Ens centrarem en un tipus d'ona alhora molt concret i molt útil que són les ones harmòniques i veurem què passa quan interaccionen dues ones harmòniques, el que es coneix com a interferència. Tot seguit veurem què passa quan una ona incideix en un canvi de medi, la qual cosa donarà peu als fenòmens de la reflexió i la refracció, però també al de les ones estacionàries. A continuació veurem que una de les propietats de l'ona, la freqüència, varia segons si l'emissor de l'ona, o el receptor, s'estan movent o no: és l'efecte Doppler. I acabarem el mòdul explicant quina és l'energia d'una ona.. |
|
Mòdul 2: Acústica |
En aquest mòdul introduirem les ones acústiques. Aquestes pertanyen a les ones longitudinals i expliquen, per exemple, com es propaga el so, que serà el nucli del mòdul. També s'introdueix com funciona l'òrgan que ens permet percebre'l: l'oïda. Per tancar el mòdul farem un petit apunt d'una de les ''aplicacions" més importants del so: la música. |
|
|
Part II: Òptica geomètrica |
Mòdul 3: Òptica Geomètrica |
Aquest mòdul està dedicat a l'òptica geomètrica. En ell es tracten els fenòmens que es poden explicar si es considera la llum com una partícula en lloc de com una ona: la reflexió, la refracció i la formació d'imatges mitjançant lents i quins problemes tenen aquestes imatges. Veurem també en aquest mòdul algunes aplicacions dels conceptes estudiats, com ara el microscopi, el telescopi o la fibra òptica. Per acabar, com en el cas de l'oïda, s'introduirà la fisiologia de l'organ que permet rebre la llum: l'ull. |
|
Part III: Ones electromagnètiques
|
Mòdul 4: Lleis de Maxwell |
Aquest mòdul repassa les lleis de Maxwell i introdueix les ones electromagnètiques. En el fons és un repàs del que ja hauria de conèixer l'estudiant a nivell conceptual, però s'introdueixen algunes eines matemàtiques noves. |
|
Mòdul 5: Propagació d'ones electromagnètiques |
En aquest mòdul veurem com es propaguen i quines són les seves característiques i propietats. En ell es mostraran els mateixos resultats que al mòdul 3 però, ara sí, considerant la llum com a ona electromagnètica i no com un feix de partícules. D'aquesta manera els resultats que obtinguem seran vàlids per a qualsevol ona electromagnètica. A més, el tractament a partir d'ones electromagnètiques ens permetrà d'una banda obtenir més informació, com per exemple la intensitat de la llum reflexada; i de l'altra podrem explicar nous fenòmens com ara que en determinats casos no hi ha ona reflexada. Acabarem el mòdul explicant perquè en un túnel no se sent la ràdio (les guies d'ona) i què passa dins el microones (caixes ressonants). |
|
|
Part IV: Línies de transmissió i Radiació |
Mòdul 6: Línies de transmissió |
Aquí tractarem la transmissió d'una ona a través d'una línia de transmissió. Veurem que no totes les ones es poden propagar per una línia de transmissió i que la teoria de circuits que hem fet servir fins ara no sempre és vàlida. Al mòdul us mostrarem també, a títol informatiu, un llistat de línies perquè les conegueu |
|
Mòdul 7: Radiació |
En aquest últim mòdul tractarem com generar ones electromagnètiques. Es farà només en un cas molt particular i resoldrem només el cas del que es coneix com a dipol elèctric oscil·lant. També introduirem què és la radiació i què són les antenes, i també quin procediment cal seguir per calcular la radiació generada per l'esmentat dipol elèctric que no és més que un tipus d'antena. |
| 3. Òptica geomètrica. L'òptica sense ones | |
| 5. Propagació d'ones electromagnètiques | |
| 7. Radiació. Radiació d'un dipol | |
| 2. Acústica. Ones mecàniques i so | |
| 4. Lleis de Maxwell | |
| 1. Ones. Introducció als fenòmens ondulatoris | |
| 6. Línies de transmissió | |
| Física II |
El procés d'avaluació es fonamenta en el treball personal de l'estudiant i pressuposa l'autenticitat de l'autoria i l'originalitat dels exercicis realitzats.
La manca d'autenticitat en l'autoria o d'originalitat de les proves d'avaluació; la còpia o el plagi; l'intent fraudulent d'obtenir un resultat acadèmic millor; la col·laboració, l'encobriment o l'afavoriment de la còpia, o la utilització de material o dispositius no autoritzats durant l'avaluació, entre d'altres, són conductes irregulars que poden tenir conseqüències acadèmiques i disciplinàries greus.
D'una banda, si es detecta alguna d'aquestes conductes irregulars, pot comportar el suspens (D/0) en les activitats avaluables que es defineixin en el pla docent - incloses les proves finals - o en la qualificació final de l'assignatura, sigui perquè s'han utilitzat materials o dispositius no autoritzats durant les proves, com ara xarxes socials o cercadors d'informació a internet, perquè s'han copiat fragments de text d'una font externa (internet, apunts, llibres, articles, treballs o proves d'altres estudiants, etc.) sense la citació corresponent, o perquè s'ha practicat qualsevol altra conducta irregular.
De l'altra, i d'acord amb les normatives acadèmiques, les conductes irregulars en l'avaluació, a més de comportar el suspens de l'assignatura, poden donar lloc a la incoació d'un procediment disciplinari i a l'aplicació, si escau, de la sanció que correspongui.
La UOC es reserva la potestat de sol·licitar a l'estudiant que s'identifiqui o que acrediti l'autoria del seu treball al llarg de tot el procés d'avaluació pels mitjans que estableixi la Universitat (síncrons o asíncrons). A aquests efectes, la UOC pot exigir a l'estudiant l'ús d'un micròfon, una càmera o altres eines durant l'avaluació i que s'asseguri que funcionen correctament.
La verificació dels coneixements per garantir l'autoria de la prova no implicarà en cap cas una segona avaluació.
|
Aquesta assignatura es pot superar únicament mitjançant la realització d'un examen final (EX). La nota final de l'avaluació contínua (AC) complementa la nota de l'examen final (EX) mitjançant l'encreuament d'acord amb la fórmula corresponent. La fórmula d'acreditació de l'assignatura és la següent: EX + AC o EX . |