Presentación

Un sistema informático está siempre compuesto fundamentalmente de dos capas separadas pero ampliamente interrelacionadas entre sí: el hardware y el software. Se trata de un interacción íntima y armoniosa que hace posible la existencia de los increíbles dispositivos y plataformas digitales que nos rodean en nuestro día a día y que un ingeniero informático debe conocer, comprender y dominar.

Sin duda, en el componente hardware es donde se producen los procesos físicos más importantes y de la más amplia naturaleza: eléctricos, magnéticos, electromagnéticos, mecánicos, ópticos... e incluso cuánticos y gravitatorios. Cada subcomponente hardware (circuitos, lectores de discos ópticos, discos duros, comunicaciones inalámbricas, sintetizadores de audio, pantallas gráficas, geolocalización, etc.) representa en sí mismo una aplicación específica, inteligente y coordinada de una ley de la física o de un conjunto de ellas.

Sin embargo, puntos de vista más vanguardistas aplican al mundo software ciertas disciplinas de la física, tales como la termodinámica y la entropia.

En Fundamentos Físicos de la Informática, el futuro ingeniero informático se familiarizará con estas leyes y procesos físicos inherentes al correcto funcionamiento de un sistema informático integrado. No se trata de una asignatura orientada a una mera transmisión de conocimientos formales y poco prácticos, sino de una materia curricular que el estudiante de hoy apreciará como base sólida sobre la que construir el resto de conocimientos y destrezas a adquirir en el grado y el futuro ingeniero encontrará extremadamente útil en el ejercicio de su profesión.

Competencias

A continuación se enumeran las competencias que adquirirás al cursar esta asignatura:

Competencias básicas

• CB1: Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio.
• CB2: Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.
• CB3: Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.
• CB4: Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado.
• CB5: Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía.

Competencias generales

• CG8: Conocimiento de las materias básicas y tecnologías, que capaciten para el aprendizaje y desarrollo de nuevos métodos y tecnologías, así como las que les doten de una gran versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.

Competencias específicas

• CB02: Comprensión y dominio de los conceptos básicos de campos y ondas y electromagnetismo, teoría de circuitos eléctricos, circuitos electrónicos, principio físico de los semiconductores y familias lógicas, dispositivos electrónicos y fotónicos, y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.

Competencias transversales

• CT1: Capacidad de innovación y flexibilidad en entornos nuevos de aprendizaje como es la enseñanza on-line.
• CT2: Conocer, y utilizar con habilidad, los mecanismos básicos de uso de comunicación bidireccional entre profesores y alumnos, foros, chats, etc.
• CT3: Utilizar las herramientas para presentar, producir y comprender la información que les permita transformarla en conocimiento.

Contenidos

Tema 1. Introducción al campo eléctrico
Concepto de carga y fuerza ejercida por la presencia de cargas
Campo eléctrico debido a cargas discretas
Campo eléctrico debido a cargas continuas
Ley de Gauss
Conductores e aislantes

Tema 2. Potencial eléctrico
Potencial eléctrico y diferencia de potencial
Potencial debido a cargas puntuales
Potencial eléctrico debido a cargas continuas
Campo eléctrico y potencial

Tema 3. Campo magnético
Fuerza del campo magnético
Espiras e imanes
Efecto Hall
Campo magnético debido a cargas en movimiento
Ley de Biot y Savart
Ley de Ampère

Tema 4. Inducción magnética
Flujo magnético
Ley de Faraday
Ley de Lenz
Energía magnética
Circuitos LR

Tema 5.Ondas electromagnéticas
Ecuaciones de Maxwell
Ecuación de ondas
Radiación electromagnética

Tema 6.Circuitos de corriente continua
Resistencia y Ley de Ohm
Asociaciones de resistencias
Reglas de las mallas de Kirchhoff
Circuitos RC
Tema 7.Circuitos de corriente alterna
Corriente alterna en una resistencia
Circuitos de corriente alterna
Transformadores
Circuitos LRC

Tema 8.Física de los elementos ópticos de un sistema informático
Efecto fotoeléctrico
Luz láser
Birrefringencia
Fotodetectores y sensores CMOS y CCD
Óptica geométrica y lentes
Fibras ópticas

Tema 9.Fundamentos físicos de la persistencia magnética
Características básicas de los dispositivos de memoria
Escritura y lectura de datos en soporte magnéticos
El efecto magnetorresistivo (MR)
Efecto magnetorresistivo gigante (GMR)
Medios de grabación magneto-óptico
Principios de funcionamiento de los discos magnéticos

Tema 10.Fundamentos físicos de los dispositivos de presentación de información
Tubos de rayos catódicos y CRTs
Transistores de películas finas y cristales líquidos
Diodos de emisión de luz (LED)

Tema 11.Fundamentos físicos del almacenamiento volátil
Válvulas de vacío
Transistores
Transistores de Efecto de Campo
Memorias de ferrita
Transistores MOSFET
Portadores calientes
Memorias de acceso dinámico (DRAM)
Memorias flash
Efecto túnel
RAM Magnetorresistiva (MRAM)

Tema 12.Otros fundamentos físicos de un sistema informático
Acelerómetros
Sensores de proximidad
Posicionamiento y geolocalización
Giroscopios
Relojes de alta precisión
Generación de azar
Disipación de calor

Metodología

Las actividades formativas de la asignatura se han elaborado con el objetivo de adaptar el proceso de aprendizaje a las diferentes capacidades, necesidades e intereses de los alumnos.

Las actividades formativas de esta asignatura son las siguientes:

• Trabajos y Lecturas. Se trata de actividades de diferentes tipos: reflexión, análisis de casos, prácticas, etc. Además de análisis de textos relacionados con diferentes temas de la asignatura.
• Participación en eventos. Son eventos programados todas las semanas del cuatrimestre: sesiones presenciales virtuales, foros de debate, test.
• Laboratorios. Actividad práctica que se realiza en tiempo real e interactuando con otros alumnos. En el laboratorio los estudiantes tendrán que desarrollar los ejercicios propuestos en un entorno de simulación online. Los estudiantes contarán en todo momento con el apoyo de un tutor de laboratorio, que ayudará al alumno a desarrollar su actividad. El tutor de laboratorio podrá asignar grupos de alumnos para que, de forma colaborativa, alcancen los resultados solicitados. Este tipo de actividad posee un peso considerable en la evaluación continua del alumno, por lo que, a pesar de no ser obligatoria su realización, se recomienda firmemente la participación en los mismos. Cada laboratorio contemplará varias opciones de asistencia que habrás de reservar por anticipado.

En la programación semanal puedes consultar cuáles son las actividades concretas que tienes que realizar en esta asignatura.

Estas actividades formativas prácticas se completan, por supuesto, con estas otras:

• Estudio personal
• Tutorías. Las tutorías se pueden articular a través de diversas herramientas y medios. Durante el desarrollo de la asignatura, el profesor programa tutorías en días concretos para la resolución de dudas de índole estrictamente académico a través de las denominadas “sesiones de consultas”. Como complemento de estas sesiones se dispone también del foro “Pregúntale al profesor de la asignatura” a través del cual se articulan algunas preguntas de alumnos y las correspondientes respuestas en el que se tratan aspectos generales de la asignatura. Por la propia naturaleza de los medios de comunicación empleados, no existen horarios a los que deba ajustarse el alumno.
• Examen final presencial

Las horas de dedicación a cada actividad se detallan en la siguiente tabla:

Recomendaciones técnicas

Para la correcta participación de los alumnos en las diferentes actividades propuestas en la asignatura se recomienda disponer de un ordenador con las siguientes especificaciones mínimas recomendadas:

• 4 GB de RAM
• Conexión a Internet superior a 6 Mbit/s
• Cámara web
• Micrófono
• Altavoces o auriculares
• Sistema operativo Windows o Mac OS (algunas actividades pueden presentar dificultades sobre Linux. En esta circunstancia se recomienda consultar con el profesor de la asignatura)
• Acceso de administrador al sistema (es necesario la instalación de programas, emuladores, compiladores…)
• Navegador web Netscape, Chrome, Safari o Firefox actualizado (versiones no actualizadas pueden presentar problemas funcionales y/o de seguridad)

Bibliografía

Bibliografía básica

• Tipler, P. A., Mosca, G. (2004). Física para la ciencia y la tecnología. Volumen 2: Electricidad y magnetismo/Luz.Madrid: Editorial Reverté. ISBN: 978-84-291-4430-7.
  Únicamente los capítulos 21 y 22 del manual están disponibles en el aula virtual (bajo licencia CEDRO*), con el objetivo de que puedas empezar a estudiar la asignatura.

Tema 1

• Capítulos 21 y 22 (páginas 693-762) del manual Física para la ciencia y la y tecnología de Paul A. Tipler y Gene Mosca. El intervalo está disponible en el aula virtual de la UNIR.

Tema 2

• Capítulo 23 (páginas 763-800) del manual Física para la ciencia y la y tecnología de Paul A. Tipler y Gene Mosca.

Tema 3

• Capítulos 26 y 27 (páginas 887-958) del manual Física para la ciencia y la y tecnología de Paul A. Tipler y Gene Mosca.

Tema 4

• Capítulo 28 (páginas 959-994) del manual Física para la ciencia y la y tecnología de Paul A. Tipler y Gene Mosca.

Tema 5

• Capítulo 30 (páginas 1031-1051) del manual Física para la ciencia y la y tecnología de Paul A. Tipler y Gene Mosca.

Tema 6

• Capítulo 25 (páginas 839-886) del manual Física para la ciencia y la y tecnología de Paul A. Tipler y Gene Mosca.

Tema 7:

• Capítulo 29 (páginas 995-1028) del manual Física para la ciencia y la y tecnología de Paul A. Tipler y Gene Mosca.

Tema 8

• Trabajo de Sebastián Fortín sobre el efecto fotoeléctrico (Universidad de Buenos Aires). Recuperado el 24 de julio de 2013 en:
  http://www.lawebdefisica.com/files/practicas/cuantica/efecto_fotoelectrico.pdf
• Apuntes de Óptica física de Artur Carnicer e Ignasi Juvells (apartado 1.1, pp. 7-17). Recuperado el 24 de julio de 2013 en:
  http://www.ub.edu/javaoptics/teoria/textguia_es.pdf

Tema 9

• Los textos necesarios para el estudio de este tema han sido elaborados por la UNIR y están disponibles en formato digital para consulta, descarga e impresión en el aula virtual.

Tema 10

• Apuntes sobre «Tubos de rayos catódicos» elaborados por Constantino Pérez Vega. Recuperado el 24 de julio de 2013 en:
  http://personales.unican.es/perezvr/pdf/TUBOS%20DE%20RAYOS%20CATODICOS.pdf
• Apartado «Niveles y bandas de energía» dentro del Tema 2 del material sobre electrónica básica elaborado por Andrés Aranzabal Olea. Recuperado el 24 de julio de 2013 en: http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema2/Paginas/Pagina11.htm

Tema 11

• Documento « Funcionamiento de transistores», elaborado por el Ministerio de Educación. Recuperado el 24 de julio de 2013 en:
  http://www.edu.xunta.es/centros/cpiasrevoltas/?q=system/files/transistores.pdf
• Documento «Transistores unipolares de efecto de campo», elaborado por el Laboratorio de Comunicaciones del Open Courseware de la Universidad Politécnica de Cartagena. Recuperado el 24 de julio de 2013 en:
  http://ocw.bib.upct.es/pluginfile.php/7888/mod_resource/content/1/Capitulo_6_-_Transistores_FET.pdf
• Apartado 2.1 (páginas 6-8) del documento «Síntesis y estudio de propiedades de nuevos materiales fotovoltaicos usados como capa buffer y capa absorbente en celdas solares». Recuperado el 24 de julio de 2013 en:
  http://www.bdigital.unal.edu.co/2753/1/183159.2010.pdf

• Documento sobre sensores elaborado por la profesora María Jesús de la Fuente, de la Universidad de Valladolid (páginas 10-16). Recuperado el 24 de julio de 2013 en:
  http://www.isa.cie.uva.es/~maria/sensores.pdf
• Capítulo 2 «Procesos físicos de transferencia de calor» de la tesis «Comportamiento térmico de cerramientos soleados» presentada por Manuel Martín Monroy. Recuperado el 24 de julio de 2013 en: http://editorial.dca.ulpgc.es/ftp/ambiente/antesol/TESIS/Cap2.pdf
• Gráfico de El Universal de México sobre el reloj atómico. Recuperado el 24 de julio de 2013 en: http://www.eluniversal.com.mx/graficos/pdf11/relojatomico.pdf
• Trabajo sobre «El efecto giroscópico». Recuperado el 24 de julio de 2013 en: http://www.ib.edu.ar/becaib/cd-ib/trabajos/Chini.pdf

Bibliografía complementaria

Báez López, D. (2009). Análisis de circuitos con Spice.  Madrid: Ediciones Alfaomega.

Magro Andrade, A. (2010). Fundamentos de física II: electromagnetismo y ondas. Madrid: García Maroto Editores.

Ohanian, H. S. (2009). Física para Ingeniería y Ciencia, II. México: McGraw Hill.

Riedel, S. A., Nilsson, J. W. (2005). Circuitos eléctricos. Madrid: Pearson Educación.

Evaluación y calificación

El sistema de calificación se basa en la siguiente escala numérica:

La calificación se compone de dos partes principales:

El examen se realiza al final del cuatrimestre y es de carácter PRESENCIAL y OBLIGATORIO. Supone el 60% de la calificación final (6 puntos sobre 10) y para que la nota obtenida en este examen se sume a la nota final, es obligatorio APROBARLO (es decir, obtener 3 puntos de los 6 totales del examen).

La evaluación continua supone el 40% de la calificación final (es decir, 4 puntos de los 10 máximos). Este 40% de la nota final se compone de las calificaciones obtenidas en las diferentes actividades formativas llevadas a cabo durante el cuatrimestre.

Ten en cuenta que la suma de las puntuaciones de las actividades de la evaluación continua puede alcanzar los 6 puntos. Podrás realizar aquellas que prefieras para conseguir un máximo de 4 puntos (que es la calificación máxima que se puede obtener en la evaluación continua), pero ten en cuenta que los profesores las calificarán individualmente entre 5 y 10 puntos (las no aptas no puntúan en la evaluación continua), y que los laboratorios presenciales virtuales tienen un peso de 2 puntos sobre el total de 6. En la programación semanal de la asignatura, se detalla la calificación máxima de cada actividad o evento concreto puntuables.

Profesorado

Alberto Corbi Bellot

Formación: Licenciado en Ciencias Físicas.

Experiencia: Cofundador y responsable de desarrollo en plataformas móviles de software para medicina nuclear en empresa multinacional líder en el sector. Docente en el ciclo superior de Desarrollo de Aplicaciones en los módulos de programación y desarrollo de interfaces móviles y multiplataforma.

Líneas de investigación: Física Médica en el Instituto de Física Corpuscular (CSIC), Mobile Apps, Lenguajes de programación.

Orientaciones para el estudio

Obviamente, al tratarse de formación on-line puedes organizar tu tiempo de estudio como desees, siempre y cuando vayas cumpliendo las fechas de entrega de actividades, trabajos y exámenes. Nosotros, para ayudarte, te proponemos los siguientes pasos:

1. Desde el Campus virtual podrás acceder al aula virtual de cada asignatura en la que estés matriculado y, además, al aula virtual de Lo que necesitas saber antes de empezar. Aquí podrás consultar la documentación disponible sobre cómo se utilizan las herramientas del aula virtual y sobre cómo se organiza una asignatura en la UNIR y también podrás organizar tu plan de trabajo personal con tu profesor-tutor.
2. Observa la programación semanal. Allí te indicamos qué parte del temario debes trabajar cada semana.
3. Ya sabes qué trabajo tienes que hacer durante la semana. Accede ahora a la sección Temas del aula virtual. Allí encontrarás el material teórico y práctico del tema correspondiente a esa semana.
4. Comienza con la lectura de las Ideas clave del tema. Este resumen te ayudará a hacerte una idea del contenido más importante del tema y de cuáles son los aspectos fundamentales en los que te tendrás que fijar al estudiar el material básico. Lee siempre el primer apartado, ¿Cómo estudiar este tema?, porque allí te especificamos qué material tienes que estudiar. Consulta, además, las secciones del tema que contienen material complementario (Lo + recomendado y + Información).
5. Dedica tiempo al trabajo práctico (sección Actividades y Test). En la programación semanal te detallamos cuáles son las actividades correspondientes a cada semana y qué calificación máxima puedes obtener con cada una de ellas.
6. Programa con antelación suficiente la asistencia a los laboratorios de las diferentes asignaturas. El tutor propondrá varias opciones horarias que habrás de seleccionar. La asignación será por orden de solicitud en caso de superar el número máximo de asistentes. Una vez realizados los laboratorios no habrá posibilidad de repetirlos en el mismo curso académico.
7. Te recomendamos que participes en los eventos del curso (sesiones presenciales virtuales, foros de debate…). Para conocer la fecha concreta de celebración de los eventos debes consultar las herramientas de comunicación del aula vitual. Tu profesor y tu profesor-tutor te informarán de las novedades de la asignatura.

Recuerda que en el aula virtual de Lo que necesitas saber antes de empezar puedes consultar el funcionamiento de las distintas herramientas del aula virtual: Correo, Foro, Sesiones presenciales virtuales, Envío de actividades, etc.