CURSO : PONIENDO NUMEROS A LA TIERRA Y EL UNIVERSO TRADUCCION : PUTTING NUMBERS TO THE EARTH AND THE UNIVERSE SIGLA : AST1525 CREDITOS : 10 MODULOS : 02 REQUISITOS : SIN REQUISITOS TIPO DE ASIGNATURA : CATEDRA CALIFICACION : ESTANDAR DISCIPLINA : ASTRONOMIA Y ASTROFISICA I. DESCRIPCION El curso promueve el entendimiento y analisis critico de los numeros que se presentan diariamente. En el curso, los estudiantes plantearan preguntas cuantitativas acerca del mundo que los rodea, estimaran cantidades y magnitudes en distintas situaciones, entenderan y utilizaran unidades de medida y algunos conceptos cientificos basicos que les ayudaran a entender mejor el contexto fisico, biologico, economico y social en que viven. En todos los temas abordados, las matematicas y la fisica seran mantenidos en un nivel muy sencillo (no mas alla de potencias, algebra y geometria elemental), pero siempre llegando al punto de obtener e interpretar resultados cuantitativos (aproximados) aplicables al mundo real. Los estudiantes de cualquier programa academico de pre o postgrado deberian poder participar exitosamente y sacar beneficios de este curso. II. OBJETIVOS 1. Comprender y manejar numeros muy grandes y muy chicos, usando notacion cientifica (potencias de diez) y operaciones matematicas sencillas. 2. Comprender las unidades de medida (fisicas u otras), su importancia, lo que dicen acerca de la cantidad representada, y como pueden ser usadas para adivinar la solucion de un problema mediante analisis dimensional. 3. Comprender conceptos basicos de estadistica, sus posibles usos, abusos y errores comunes, en situaciones de la vida diaria o de actualidad. 4. Aplicar conceptos fisicos de uso comun, como el de energia. 5. Formular preguntas cuantitativas acerca del mundo que nos rodea y responderlas en forma sencilla. 6. Apreciar las dimensiones muy grandes y muy peque?as de la naturaleza y el Universo. III. CONTENIDOS 1. Estimaciones: Como dividir un problema aparentemente complejo en varios problemas sencillos, adivinar los numeros requeridos y analizar criticamente los resultados. 2. Numeros muy grandes y muy chicos: potencias de diez, notacion cientifica, operaciones basicas con estos numeros. 3. Tama?os en el Universo: desde lo mas peque?o (particulas elementales y nucleos atomicos) hasta lo mas grande (el Universo observable). La escala ?humana? en contexto. 4. Unidades de medida: su significado y utilidad; analisis dimensional como verificacion o herramienta de solucion de problemas. 5. Mecanica basica: Algunos conceptos elementales, conservacion y distintas formas de energia. 6. Termodinamica: Calor y calorias; temperatura y movimiento molecular. 7. Fisica cuantica y quimica basica: Atomos, moleculas, sus escalas de energia; energia en alimentos y combustibles. 8. Energia solar: fuente fundamental de casi todos los procesos en la Tierra; almacenamiento y uso de esta energia en procesos naturales (clima, biologicos) y tecnologicos. 9. Probabilidades y estadistica: aplicacion a riesgos de accidentes y enfermedades, efectividad de productos comerciales, juegos de azar, encuestas y/o elecciones. Deteccion de errores y falacias estadisticas, sesgo de confirmacion. 10. Temas opcionales de interes del profesor y los estudiantes: informatica (bits y bytes, transmision, almacenamiento y generacion de informacion); biologia, medicina y neurociencias; gravitacion y cosmologia; viajes espaciales u otros. IV. METODOLOGIA - Clases expositivas. - Ayudantias de resolucion de ejercicios. - Tareas de identificacion, planteamiento y resolucion de problemas. - Presentaciones orales y escritas por parte de los estudiantes. - Visitas guiadas a exhibiciones. - Conferencias de profesores visitantes de distintas facultades y de instituciones extranjeras. - Experiencias de laboratorio. V. EVALUACION - Asistencia a clases. - Tareas u otras actividades personales de los alumnos. - Interrogaciones escritas. - Examen final escrito. VI. BIBLIOGRAFIA Minima: Adam, J. A Mathematical Nature Walk. Princeton University Press, 2009. Benjamin, A. y M. Shermer. Secrets of Mental Math: The Mathemagician's Guide to Lightning Calculation and Amazing Math Tricks. Three Rivers Press, 2006. David, J. y C. McKay. Sustainable energy ? without the hot air. http://www.withouthotair.com/ Mahajan, Sanjoy. Lies and Damn Lies: The Art of Approximation in Science. 2006. Caps. 1-3. http://www.inference.phy.cam.ac.uk/sanjoy/mit/ ___. Art of approximation in science and engineering. 2010. http://web.mit.edu/6.055/ ___. Street-Fighting Mathematics: The Art of Educated Guessing and Opportunistic Problem Solving. MIT Press, 2010. McCall, R. Physics of the Human Body. Baltimore: The Johns Hopkins University Press, 2010. Muller, R. Physics for Future Presidents: The Science behind the Headlines. New York: W. W. Norton, 2008. Schmidt-Nielsen, K. Scaling: Why is Animal Size so Important? Cambridge University Press, 1984. Swartz, C. Back-of-the-Envelope Physics. Baltimore: The Johns Hopkins University Press, 2003. Weinstein, L. Guesstimation 2.0: solving today?s problems on the back of a napkin. Princeton University Press, 2012. Weinstein, L. y J. Adam. Guesstimation: solving the world?s problems on the back of a cocktail napkin. Princeton University Press, 2008. Recursos web: Blog sobre energia y sustentabilidad, analizadas cuantitativamente. http://physics.ucsd.edu/do-the-math/ Charla de Sanjoy Mahajan en Caltech http://www.youtube.com/watch?v=4CdbBHzw8yQ Confirmation bias. http://en.wikipedia.org/wiki/Confirmation_bias Huang, Cary. The Scale of the Universe 2. 2012. http://htwins.net/scale2/ Misuse of statistics. http://en.wikipedia.org/wiki/Misuse_of_statistics Office, Eames. Powers of Ten. 1977. http://www.youtube.com/watch?v=0fKBhvDjuy0 Sensitivity and specificity. http://en.wikipedia.org/wiki/Sensitivity_and_specificity Revistas especializadas: Discover. http://discovermagazine.com Nature. http://www.nature.com Science. http://www.sciencemag.org Scientific American. http://www.scientificamerican.com PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE INSTITUTO DE ASTROFISICA / Marzo 2016