Pla docent de l'assignatura

 

 
Català Castellano Tanca imatge de maquetació

 

Imprimeix

 

Dades generals

 

Nom de l'assignatura: Fonaments de Laboratori

Codi de l'assignatura: 360566

Curs acadèmic: 2021-2022

Coordinació: Joan Manel Hernàndez Ferràs

Departament: Departament de Física de la Matèria Condensada

Crèdits: 6

Programa únic: S

 

 

Hores estimades de dedicació

Hores totals 150

 

Activitats presencials i/o no presencials

69
 

-  Teoricopràctica

Presencial i no presencial

  

45
 

(Conté sessions en format de classe de pissarra amb contingut experimental.)
 

-  Pràctiques d'ordinadors

Presencial i no presencial

  

12
 

(Assistència obligatòria. S’exigeix puntualitat.)
 

-  Pràctiques de laboratori

Presencial i no presencial

  

12
 

(Assistència obligatòria. S’exigeix puntualitat.)

Aprenentatge autònom

81

(Acabar, si cal, d’elaborar els informes de pràctiques. Estudiar els continguts del curs.)

 

 

Competències que es desenvolupen

 

   -

Capacitat d'anàlisi, de síntesi i d'adaptació a situacions noves.

(S’avalua mitjançant la qualificació obtinguda en les tasques de laboratori i d’elaboració de dades i obtenció de resultats. Vegeu l’apartat d’avaluació (aclariment: la qualificació, obtinguda sobre 2,5, es renormalitza perquè el seu màxim passi a ser 10.)
   -

Comprensió dels fenòmens físics: tenir una bona comprensió de les teories físiques més importants, de l'estructura lògica i matemàtica, i del suport experimental.

(La qualificació numèrica corresponent a aquesta competència és directament la que s’obté en l’assignatura.)

Objectius d'aprenentatge

 

Referits a coneixements

• Dur a terme les tasques pròpies d’un laboratori docent de física, per adquirir uns procediments i habilitats que permetin aprofitar millor les assignatures de laboratori de l’ensenyament de cursos posteriors.

 

• Conèixer els tractaments formals i matemàtics propis dels laboratoris de física.
• Adquirir una visió del vessant experimental de la física en les seves diferents disciplines.

 

• Adquirir una visió de la física que mostri la seva presència en l’entorn quotidià i que doni compte de la transcendència que té en el món tecnològic actual.

 

• Adonar-se del gran nombre de situacions quotidianes en què les lleis de la física tenen un paper important.

 

 

Blocs temàtics

 

1. Gràfiques científiques

1.1. Representacions gràfiques

1.1.1. Taules de resultats. Elements formals
1.1.2. Estudi mitjançant gràfiques. Elements formals bàsics en les representacions gràfiques científiques. Eixos: magnituds, unitats i rangs. Variables independents i dependents

1.2. Escala logarítmica

1.2.1. Escala logarítmica. Gràfiques amb eixos amb escales logarítmiques
1.2.2. Altres dependències funcionals

1.3. Ajust de les dades experimentals a comportaments lineals

1.3.1. Ajustos en gràfics experimentals: visualment i matemàticament. Fórmules de regressió lineal: pendent, ordenada a l’origen i coeficient de correlació

2. Incerteses i errors en els experiments

2.1. Instrumentació de laboratori

2.1.1. Instrumentació de laboratori
1.2.2. Estructura i característiques d’un sistema de mesura: rangs, sensibilitat, resolució, rang dinàmic, desplaçament de zero, linealitat, entre d’altres.
2.1.3. Dígits en un sistema de mesura digital

2.2. Incerteses

1.2.2. Incerteses en el plantejament d’un problema numèric. Incerteses implícites. Incerteses absolutes i relatives. Xifres significatives i formalisme de presentació
2.2.2. Càlculs amb dades afectades d’incerteses. Propagació d’incerteses en els càlculs
2.2.3. Formalisme matemàtic de la propagació d’incerteses. Cas d’una variable. Cas de múltiples variables: incerteses correlacionades i no correlacionades. Casos notables de propagació d’incerteses
2.2.4. Fonts d’error en les mesures: manca de resolució, errors aleatoris i errors sistemàtics. Combinació de fonts d’incertesa

2.3. Incerteses i gràfiques

2.3.1. Representació gràfica de les incerteses
2.3.2. Deducció de les fórmules dels paràmetres de la regressió lineal a partir de la distància quadràtica mitjana. Criteri de la bondat de l’ajust
2.3.3. Incerteses en els paràmetres de la regressió lineal

3. Estadística per treballar en el laboratori

3.1. Introducció a l’estadística

3.1.1. Tractament estadístic de dades experimentals.
a) Histogrames
b) Mitjana, desviació típica en els casos de dades segregades i agregades

3.2. Introducció a les probabilitats

3.2.1. Variables aleatòries discretes i contínues
3.2.2. Distribucions de probabilitat. Estimadors d’una distribució estadística: esperança, variància i moments centrals
3.2.3. Distribucions notables: binomial, uniforme, gaussiana i de Rayleigh (cas del tir a una diana)
3.2.4. Distribucions de probabilitat bivariants. Covariància. Coeficient de correlació. Correlació i dependència

3.3. Teorema del límit central

3.3.1. Teorema del límit central. Implicacions en la mesura
a) Mesura obtinguda per tractament estadístic
b) Incertesa aleatòria de la mesura i marge d’incertesa

4. Pràctica 1. Llei d’Ohm i comportament d’un díode

*  Pràctica de laboratori seguida d’una sessió a l’aula d’informàtica per estudiar els resultats i elaborar l’informe

5. Pràctica 2. Estudi d’un pèndol mecànic

*  Pràctica de laboratori seguida d’una sessió a l’aula d’informàtica per estudiar els resultats i elaborar l’informe

6. Pràctica 3. Estudi d’una lent convergent

*  Pràctica de laboratori seguida d’una sessió a l’aula d’informàtica per estudiar els resultats i elaborar l’informe

7. Pràctica 4. Energia tèrmica i capacitat calorífica

*  Pràctica de laboratori seguida d’una sessió a l’aula d’informàtica per estudiar els resultats i elaborar l’informe

8. Pràctica 5. Estadística en l’experimentació: distribució d’impactes en el tir a una diana

*  Pràctica de laboratori seguida d’una sessió a l’aula d’informàtica per estudiar els resultats i elaborar l’informe

9. Pràctica 6. Estudi del comportament del filament d’una làmpada d’incandescència. Resistència i potència dissipada

*  Pràctica de laboratori seguida d’una sessió a l’aula d’informàtica per estudiar els resultats i elaborar l’informe

 

 

Metodologia i activitats formatives

 

Es persegueix que el grau de presencialitat de les activitats docents sigui tan elevat com les autoritats sanitàries i acadèmiques permetin, però aquest es pot veure modificat en funció de les restriccions derivades de l’evolució de la crisi sanitària de la COVID-19. Si fos el cas, qualsevol modificació serà oportunament informada a l’alumnat a través dels canals habituals.

El contingut de l’assignatura consta de classes magistrals (3 a la setmana) que inclouen la resolució de problemes per part del professorat amb participació de l’alumnat i discussió i comentaris dels resultats. Dins d’aquestes hores es poden fer les diferents proves d’avaluació continuada. Es poden plantejar problemes que els estudiants han de resoldre de manera autònoma fora dels horaris.

Les sessions de laboratori són sis, de dues hores. En cada sessió, l’estudiant desenvolupa una pràctica, que és la mateixa per a tothom. L’alumnat disposa del guió de la pràctica per preparar la sessió amb anterioritat. A l’inici de la sessió, el professorat de laboratori (dos per a trenta estudiants) fan una descripció general on els estudiants refresquen els conceptes i procediments que han llegit prèviament en el guió. Després es desenvolupa la sessió, en què el professorat va passant per les taules revisant el que fa l’alumnat i resolent possibles dubtes.  A cada sessió de laboratori en segueix una (la setmana següent) que es desenvolupa en una aula equipada amb ordinadors. Els estudiants tracten les dades obtingudes a la sessió de laboratori anterior amb l’objectiu d’elaborar l’informe de la pràctica que inclou taules, gràfiques i resultats numèrics. Cada estudiant entrega, individualment, l’informe de cada pràctica. El professorat els corregeix, els puntua i els tornen a l’alumnat perquè els utilitzin com a eina d’estudi de l’assignatura. La puntuació obtinguda en els informes constitueix el 25 % de la qualificació de l’assignatura. d’avaluació continuada. Es poden plantejar problemes que els estudiants han de resoldre de manera autònoma fora dels horaris.

En la mesura que sigui possible, s’incorpora la perspectiva de gènere en el desenvolupament i activitats de l’assignatura.

 

 

Avaluació acreditativa dels aprenentatges

 

Avaluació de les sessions de laboratori i dels informes de les pràctiques

• Assistència confirmada, i amb puntualitat, a les sis sessions de laboratori i a les sis sessions presencials d’elaboració de l’informe.

• Presentació dels sis informes de pràctiques. El professorat revisa cada informe i, si no hi detecta errors rellevants, el qualifica com a apte. En cas que hi detecti deficiències, les comunica a l’alumnat i en pren nota amb la finalitat de baixar convenientment la qualificació final corresponent al laboratori.

• El professorat valora l’activitat de l’alumnat (assistència puntual a les sessions de laboratori i a les d’elaboració de l’informe, i presentació dels sis informes en els terminis establerts) amb una puntuació màxima de 2,5 punts, que representa un 25 % de la qualificació final de l’assignatura.

 

Assistència a les proves d’avaluació continuada

• Es fan diverses proves i activitats que, en conjunt, comporten una puntuació màxima d’1,5 punts, que representa un 15 % de la qualificació final de l’assignatura.

• Aquestes proves són de caràcter presencial i es porten a terme dins de l’horari assignat al desenvolupament de l’assignatura.

• No assistir, injustificadament, a una determinada prova compta com a zero solament en la prova en qüestió.

 

Examen final

Examen escrit que té una puntuació màxima de 6 punts, que representa un 60 % de la qualificació final. Perquè la puntuació obtinguda en aquest examen es pugui incorporar a la qualificació final de l’assignatura cal que hagi estat superior a 2,1/6 (o, equivalentment, 3,5/10).

 

Còmput de la qualificació final de l’assignatura

Qualificació final = puntuació laboratori (màx. 2,5) + avaluació continuada (màx. 1,5) + examen final (màx. 6,0)

 

Reavaluació

Consisteix en un examen semblant pel que fa a continguts i forma a l’examen final de l’avaluació.

Per a la reavaluació es té en compte la qualificació obtinguda en el laboratori, però no la de l’avaluació continuada. Per tant, el còmput de la qualificació final de l’assignatura és:

Qualificació final = puntuació laboratori (màx. 2,5) + examen de reavaluació (màx. 7,5)

 

Avaluació única

En l’avaluació única s’avaluen les sessions de laboratori exactament amb els mateixos criteris que l’avaluació continuada. La qualificació màxima és, també, 2,5 punts, que representa un 25 % de la qualificació final de l’assignatura.

 

Examen final

Examen escrit que té una puntuació màxima de 7,5 punts, que representa un 75 % de la qualificació final. Perquè la puntuació obtinguda en aquest examen es pugui incorporar a la qualificació final de l’assignatura cal que hagi estat superior a 2,1/6 (o, equivalentment, 3,5/10).

 

Còmput de la qualificació final de l’assignatura

Qualificació final = puntuació laboratori (màx. 2,5) + examen final (màx. 7,5)

 

Reavaluació

Consisteix en un examen semblant pel que fa a continguts i forma a l’examen final de l’avaluació. En aquest cas, el còmput de la qualificació final de l’assignatura és:

Qualificació final = puntuació laboratori (màx. 2,5) + examen de reavaluació (màx. 7,5)