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Universidad Peruana del Oriente Resolución Nº405-2006-CONAFU Sílabo Física II 1. DATOS GENERALES 1.1. Código 1.2. Carrera Profesional 1.3. Área curricular 1.4. Tipo 1.5. Ciclo 1.6. Créditos 1.7. Duración 1.8. Horas 1.8.1. Teoría 1.8.2. Práctica 1.9. Prerrequisito 1.10. Semestre Académico 1.10.1. Fecha Inicio 1.10.2. Fecha Término 1.11. Docente responsable 1.11.1. Correo electrónico : : : : : : : : : ; : : : : : : 0101-01205 Ingeniería de Sistemas Formación General Obligatorio III ciclo 3 17 semanas 4 horas 2 horas teoría 2 horas prácticas Física I 2015-I 16/03/2015 11/07/2015 Lic. Rogelio Mafaldo García mafaldog@gmail.com 2. SUMILLA La asignatura es de naturaleza teórica-práctica y obligatoria. Tiene como propósito mostrar y analizar los fundamentos de una serie de leyes físicas de trascendental importancia así como sus aplicaciones en el desarrollo de la Ingeniería de Sistemas. La asignatura abarca el estudio de Campos Eléctricos, Ley de Gauss, Potencial Eléctrico, Capacitancia y Materiales Dieléctricos, Corriente y Resistencia, Circuitos de Corriente Continua, Campos Magnéticos, Inducción Electromagnética y Circuitos de Corriente Alterna. 3. COMPETENCIAS DEL PERFIL DEL EGRESADO 3.1. DIMENSIÓN PERSONAL Actúa con sentido ético, autonomía, capacidad de decidir, evaluar y usar criterios frente a conflictos valorativos. Comprende y aplica conceptos teorías actualizadas sobre la tecnología de información y comunicación de acuerdo a los avances científicos y tecnológicos. Posee capacidad de abstracción, creatividad e inteligencia, pensamiento sistémico global y habilidades propias. 3.2. DIMENSIÓN PROFESIONAL Aplica conocimientos científicos, humanísticos, sociales y técnicos en el ámbito de su profesión. Aplica y evalúa sistemas que promuevan el progreso empresarial en el marco de una economía moderna. 3.3. DIMENSIÓN SOCIAL Demuestra valores éticos, morales, personales, profesionales y sociales en el contexto donde se desenvuelve. Respeta y tolera el trabajo en grupo en la construcción y aplicación de proyectos informáticos. Demuestra profesionalismo y rápida adaptación a los cambios sociales. Asume responsable y creativamente los problemas sociales. Pág. N° 1 4. COMPETENCIAS 4.1. COMPETENCIAS DEL CURSO Define, comprende, analiza y aplica la ley de Coulomb a la interacción entre cargas puntuales y distribuidas, así mismo reconoce, analiza y aplica la ley de Gauss para determinar los campos eléctricos de una distribución de cargas sobre cuerpos de alta simetría valorando los conceptos relacionados. Adquiere y analiza conocimientos básicos sobre el potencial electrostático de cargas puntuales y distribuidas en la determinación de campos eléctricos, así como también define y comprende las propiedades de los dieléctricos y capacitores, y sus aplicaciones a casos concretos, adoptando una actitud crítica y reflexiva, así como también el trabajo en equipo. Define, comprende y analiza las propiedades básicas de la corriente eléctrica y sus mutuas relaciones a través de la ley de Ohm, también escribirá y aplicará las leyes de Kirchhoff para resolver problemas de corriente continua. Define, comprende y aplica el campo magnético y sus efectos sobre cargas eléctricas, así mismo comprende y analiza la inducción electromagnética mediante las leyes de Faraday, Lenz y ecuaciones de Maxwell, además comprende y analiza la naturaleza de la corriente alterna, su comportamiento en elementos resistores, inductores y capacitores valorando los conceptos relacionados. 4.2. COMPETENCIA DE PROYECCIÓN SOCIAL Asume con convicción la importancia y preservación de nuestra multiculturalidad, interactuando con la comunidad local y regional loretana mostrando la importancia de la física como una de las ciencias fundamentales en el avance tecnológico. 4.3. COMPETENCIA DE INVESTIGACIÓN FORMATIVA Utiliza estrategias investigativas proporcionadas por el docente, a fin de mejorar su proceso de aprendizaje. 4.4. COMPETENCIA DE EXTENSIÓN UNIVERSITARIA Demuestra valores éticos, morales, personales, profesionales y sociales para apoyar en la difusión de los conocimientos a través de foros, cursos o talleres prácticos que la universidad oferte a los mismos estudiantes como a la comunidad en general. 5. PROGRAMACIÓN DE CONTENIDOS UNIDAD 01: Campo Eléctrico, Ley de Gauss, Potencial Eléctrico y Capacitancia. Corriente, Resistencia. Duración de unidad: 8 semanas Fecha Inicio: 16/03/2015 Fecha Término: 09/05/2015 Contenido: SEM 01, 02 y 03 TEMA Campos Eléctricos y Ley de Gauss. Práctica Calificada. CONTENIDOS CONCEPTUAL PROCEDIMENTAL Propiedades de las cargas eléctricas de la materia. Objetos de carga mediante inducción. Ley de Coulomb. El campo eléctrico. Campo eléctrico de una distribución de carga continua. Líneas de campo eléctrico. Flujo eléctrico. Ley de Gauss. Aplicaciones de la Identifica y comprende la existencia de los tipos de carga eléctrica mediante ejemplos sencillos, así como también las propiedades eléctricas de la materia. Define la ley de Coulomb utilizándola en el desarrollo de problemas de una manera lógica y ordenada. Analiza y utiliza las ecuaciones del ACTITUDINAL Muestra interés en el desarrollo de los temas. Trabaja con orden y responsabilida d. Apoya a sus compañeros. ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS Conversación y discusión sobre los tipos de carga eléctrica, carga por inducción y las propiedades eléctricas de la materia. Responden interrogantes sobre la ley de Coulomb y determinación de fuerzas eléctricas Indagación de los conocimientos previos sobre las ecuaciones del campo eléctrico. Pág. N° 2 SEM TEMA CONTENIDOS CONCEPTUAL ley de Gauss a varias distribuciones de carga. Conductores en equilibrio electrostático. PROCEDIMENTAL campo eléctrico debido a cargas puntuales desarrollando problemas propuestos. Comprende y describe las ecuaciones del campo eléctrico debido a distribuciones continuas de cargas. Comprende el uso de las líneas de campo eléctrico para poder visualizar la intensidad del campo eléctrico. Define el concepto de flujo y lo aplica en ejercicios prácticos. Identifica y comprende el uso de la ley de Gauss como un procedimiento alterno para calcular campos eléctricos. Aplica la ley de Gauss en diferentes tipos de situaciones cuando se tienen superficies con alto grado de simetría. Responden interrogantes sobre el uso de las líneas de campo eléctrico en forma oral. Indagación de los conocimientos previos sobre el flujo eléctrico y sus aplicaciones, respondiendo preguntas referentes al tema. Discusión sobre el uso de la ley de gauss para hallar el ampo eléctrico en superficies altamente simétricas. Discusión sobre las diferentes aplicaciones de la ley de Gauss. Resuelven problemas de aplicación en forma individual y colectivamente. Define el concepto de diferencia de potencial y potencial eléctrico utilizando búsqueda bibliográfica. Utiliza las ecuaciones de diferencia de potencial en presencia de un campo eléctrico uniforme desarrollando problemas propuestos. Define el concepto de potencial eléctrico y energía Conversación y discusión sobre las ecuaciones de la diferencia de potencial. Responden interrogantes cuando se tiene diferencia de potencial en campos eléctricos uniformes. Conversación y discusión sobre los conceptos de potencial eléctrico y 04, 05 y 06 Potencial Eléctrico, Capacitancia y Materiales Dieléctricos. Práctica Calificada. Diferencia de potencial en un campo eléctrico uniforme. Potencial eléctrico y energía potencial a causa de cargas puntuales. Obtención del valor del campo eléctrico a partir del potencial eléctrico. Potencial eléctrico debido a distribuciones de cargas ACTITUDINAL ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS Muestra interés en el desarrollo de los temas. Trabaja con orden y responsabilida d. Apoya a sus compañeros. Cumple con los plazos en la entrega de los trabajos. Pág. N° 3 SEM TEMA CONTENIDOS CONCEPTUAL continuas. Definición de capacitancia. Cálculo de la capacitancia. Combinaciones de capacitores. Energía almacenada en un capacitor con carga. Capacitores con material dieléctrico. PROCEDIMENTAL ACTITUDINAL potencial debido a cargas puntuales. Analiza y determina el campo eléctrico a partir del potencial eléctrico. Determina el potencial eléctrico en distribuciones continuas de carga. Define los conceptos de capacitancia utilizando búsqueda bibliográfica. Analiza y resuelve circuitos con diferentes combinaciones de capacitores, tanto en serie como paralelo, hallando la capacitancia equivalente. Analiza el concepto de energía almacenada en un capacitor e indica algunas aplicaciones. Determina la capacitancia en capacitores con presencia de dieléctricos. ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS 07 Corriente y Resistencia. Define los conceptos de corriente eléctrica, Corriente resistencia, eléctrica. superconductores y Resistencia. potencia eléctrica Modelo de utilizando búsqueda conducción bibliográfica. eléctrica. Analiza e interpreta Resistencia y la relación entre la temperatura. resistencia y la Superconductores temperatura, . resolviendo Potencia problemas eléctrica. aplicativos. Analiza y aplica la ley de Ohm para resolver problemas Muestra interés en el desarrollo de los temas. Trabaja con orden y responsabilida d. Apoya a sus compañeros. Cumple con los plazos en la entrega de los trabajos. energía potencial eléctrica. Responden a interrogantes sobre la obtención del campo eléctrico a partir del potencial eléctrico. Conversación y discusión sobre los conceptos de capacitancia y capacitores. Responden a interrogantes sobre determinación de capitancita equivalente para diferentes formas de combinaciones de capacitores. Responden a interrogantes sobre la energía almacenada en un capacitor en forma oral Conversación y discusión sobre capacitores con presencia de dieléctrico. Resuelven problemas en forma individual y en equipo. Indagación de los conocimientos previos sobre corriente eléctrica, resistencia, superconductores y potencia eléctrica. Responden a interrogantes sobre la relación entre resistencia eléctrica y temperatura. Resuelven problemas sobre los temas tratados Pág. N° 4 SEM TEMA CONTENIDOS CONCEPTUAL PROCEDIMENTAL ACTITUDINAL relacionados con corriente, potencial y potencia eléctrica. 08 Examen Parcial INVESTIGACIÓN FORMATIVA PROYECCIÓN SOCIAL EXTENSION UNIVERSITARIA ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS en forma individual y en equipo. Examen correspondiente a todos los temas tratados en la unidad. Trabajos de Investigación referente a aplicaciones del campo eléctrico y aplicaciones del potencial eléctrico. Determina los tipos de carga eléctrica y sus características mediante experimentos simples. Apoya en la difusión de los conocimientos a través de foros, cursos o talleres prácticos que la universidad oferte a los mismos estudiantes como a la comunidad en general. UNIDAD 02: Circuitos de Corriente Contínua . Campos Magnéticos, Inducción Electromagnética y Corriente Alterna. Duración de unidad: 9 semanas Fecha Inicio: 11/05/2015 Fecha Término: 11/07/2015 Contenido: SEM TEMA CONTENIDOS CONCEPTUAL 09 y 10 Circuitos de Corriente Continua. Práctica Calificada. 11, 12 y 13 Campos Magnéticos. Práctica Calificada. Fuerza electromotriz. Resistores en serie y en paralelo. Leyes de Kirchhoff. Circuitos RC. Medidores eléctricos. Campos y fuerzas magnéticas. Movimiento de una partícula con carga en un campo magnético uniforme. PROCEDIMENTAL Comprende y analiza los conceptos de fuerza electromotriz utilizando búsqueda bibliográfica. Analiza y resuelve los diferentes circuitos de resistencias tanto en serie como paralelo para determinar la resistencia equivalente. Deduce e interpreta las leyes de Kirchhoff en forma lógica y ordenada. Analiza y resuelve los circuitos de corriente continua aplicando las leyes de Kirchhoff. Comprende y analiza los conceptos de magnetismo y campo magnético mediante ACTITUDINAL Muestra interés en el desarrollo de los temas. Trabaja con orden y responsabilida d. Apoya a sus compañeros. Muestra interés en el desarrollo de los temas. Trabaja con orden y responsabilida d. Apoya a sus ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS Responden a interrogantes sobre fuerza electromotriz en forma oral. Conversación y discusión sobre las diferentes combinaciones de resistencias. Responden a interrogantes sobre las reglas de Kirchhoff en forma oral. Conversación y discusión sobre el uso de las reglas de Kirchhoff en el desarrollo de circuitos de corriente continua. Resuelven problemas sobre los temas tratados en forma individual y en equipo. Conversación y discusión sobre campos magnéticos y su relación con la corriente eléctrica. Pág. N° 5 SEM TEMA CONTENIDOS CONCEPTUAL Fuerza magnética que actúa sobre un conductor que transporta corriente. Ley de Bio-Savart. Fuerza magnética entre dos conductores paralelos. Ley de Ampere. Campo magnético de un solenoide. PROCEDIMENTAL 14 y 15 Inducción Electromagnética. Práctica Calificada. Leyes de inducción de Faraday. Fem de movimiento. Ley de Lenz. Fem inducida y campos eléctricos. Generadores y motores. Autoinducción e inductancia. ejemplos prácticos. Analiza y relaciona la acción de una fuerza magnética cuando actúa sobre una carga en movimiento, así mismo cuando hay presencia de un campo magnético en un conductor cargado, mediante el desarrollo de problemas. Analiza e interpreta la ley de Bio-Savart para calcular el campo magnético que produce un pequeño elemento de corriente en algún punto en el espacio. Explica como determinar la fuerza entre dos conductores. Analiza e interpreta la ley de Ampere, calculando el campo magnético de una configuración altamente simétrica que lleva una corriente estable. Define y aplica la ley de Faraday en el desarrollo de diferentes problemas aplicativos. Comprende y analiza la ley de Lenzusándola en diferentes problemas aplicativos. Comprende y analiza el principio ACTITUDINAL ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS compañeros. Cumple con los plazos en la entrega de los trabajos. Responden a interrogantes sobre fuerza sobre una carga en movimiento y campo magnético de un conductor largo y recto. Conversación y discusión sobre la ley de Bio-Savart. Interpretación sobre como se genera una fuerza magnética entre dos conductores paralelos. responden a interrogantes sobre la ley de Ampere. Resuelven problemas sobre los temas tratados en forma individual y en equipo. Muestra interés en el desarrollo de los temas. Trabaja con orden y responsabilida d. Apoya a sus compañeros. Cumple con los plazos en la entrega de los trabajos. Responden a interrogantes sobre la ley de Faraday y sus diferentes aplicaciones. Responden a interrogantes sobre la ley de Lenz y sus aplicaciones. Indagación de los conocimientos previos sobre el Pág. N° 6 SEM TEMA CONTENIDOS CONCEPTUAL PROCEDIMENTAL ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS ACTITUDINAL de funcionamiento de los motores, así también como de los generadores. Busca información sobre autoinducción e inductancia y definirá usando ejemplos prácticos. 16 Corriente Alterna. Circuitos RL. Circuito RLC. Analiza y resuelve circuitos RL así como RLC. Muestra interés en el desarrollo de los temas. Trabaja con orden y responsabilida d. Apoya a sus compañeros. 17 Examen Parcial INVESTIGACIÓN FORMATIVA PROYECCIÓN SOCIAL EXTENSION UNIVERSITARIA principio de funcionamiento de los generadores y motores eléctricos. Responden a interrogantes sobre autoinducción e inductancia indicando algunos ejemplos aplicativos. Resuelven problemas sobre los temas tratados en forma individual y en equipo. Conversación y discusión sobre los circuitos Rl y RLC. Conversación y discusión sobre los conceptos de capacitor, inductor, corrientes alternas, reactancia y resonancia. Discusión sobre circuitos en serie de corriente alterna y sus diferentes aplicaciones prácticas. Responden a interrogantes sobre el funcionamiento de un transformador en forma oral. Resuelven problemas sobre los temas tratados en forma individual y en equipo. Examen correspondiente a todos los temas tratados en la unidad. Trabajos de Investigación referente a aplicaciones de los circuitos de corriente continua, inducción electromagnética y aplicaciones de circuitos RL y RLC. Aplica la ley de Kirchhoff para hallar corrientes eléctricas en circuitos eléctricos de corriente continua. Apoya en la difusión de los conocimientos a través de foros, cursos o talleres prácticos que la universidad oferte a los mismos estudiantes como a la comunidad en general. Pág. N° 7 6. EVALUACIÓN 6.1. CONCEPTOS a) Evaluación de Entrada: Es una evaluación escrita de carácter referencial que mide los conocimientos previos que el alumno tiene respecto al contenido del curso o cursos prerrequisitos. Esta evaluación no es considerada dentro del cálculo del promedio de nota del curso, pero debe ser de conocimiento del alumno. Además, esta evaluación le servirá al docente para afinar sus estrategias y orientar su proceso de enseñanza-aprendizaje. b) Evaluación regular: Son las evaluaciones en escala vigesimal (00-20) que se toman a los alumnos en cada unidad temática. Los tipos de evaluación regular son: b.1. Evaluación de contenidos cognitivos (Conceptual): Son aquellas evidencias de aprendizaje que los estudiantes irán construyendo durante el desarrollo de los contenidos del área. Se puede considerar: reportes de lecturas, organizadores de conocimiento, pruebas escritas, exposiciones, etc. b.2. Evaluación de contenidos Procedimentales (Procedimental): Se puede considerar como evaluación procedimental a la realización de técnicas, prácticas calificadas, ejercicios prácticos, etc. b.3. Evaluación de la participación en la Proyección Social de la carrera: Es considerado como evaluación de Proyección Social a la participación en campañas de proyección a la comunidad, que se organice por el docente del curso (I unidad) y por la Carrera Profesional (II unidad). b.4. Evaluación de la participación en la Extensión Universitaria. Es considerada como evaluación de proyección social a la participación de los estudiantes en apoyar la difusión de conocimientos a través de foros, cursos, o talleres prácticos con incidencia en políticas regionales o nacionales que ayuden al desarrollo, ofrecidos por la universidad, tanto dentro como fuera de la universidad a la población en general. La nota de la primera unidad, estará dada por la evaluación que hace el docente en la participación durante el avance de la planificación del evento a ejecutar por la Universidad. La nota de la segunda unidad, el docente consignará después de la ejecución del evento. b.5. Evaluación de la investigación formativa: Son aquellas evidencias de aprendizaje que los estudiantes irán construyendo durante el desarrollo de los contenidos del área. Se puede considerar análisis de artículos científicos, seminarios de temas asignados, etc. b.6. Evaluación de la Actitud: Se evaluará mediante: • Autoevaluación: Se debe motivar al estudiante y darle la oportunidad de manifestar su calificación cualitativa y cuantitativa respecto a sus aprendizajes. Se le solicita que argumente su decisión; la nota que él se asigne será inalterable, ni los docentes ni sus compañeros podrán modificarla. Puede utilizar fichas de metacognición. • Coevaluación: Los estudiantes tienen la oportunidad de participar en la calificación de sus compañeros, valorando el desempeño que manifiesten en cada una de las actividades realizadas durante el semestre académico. • Heteroevaluación, es la evaluación a cargo del docente, quien emite juicios con respecto a los logros de aprendizaje de los estudiantes. Se lleva a cabo a través de la observación general del desempeño en las diferentes situaciones de aprendizaje y también de evidencias especificas. Pág. N° 8 c) Evaluación Sustitutoria: Es una evaluación al cual el alumno tiene derecho y que puede ser solicitada con el fin de reemplazar una evaluación no rendida (justificada o injustificada), desaprobada o cuando se desea subir el promedio de la unidad. El alumno sólo puede rendir una evaluación sustitutoria por unidad, pudiendo rendirlas en todas las unidades. Sin embargo, sólo puede ser solicitada hasta dentro de los 7 (siete) primeros días luego de haber finalizado la unidad de la cual desea rendir sustitutorio, lo que no significa que se deba esperar a que finalice la unidad para recién solicitarla, pudiendo pedirla en cualquier momento dentro de la unidad. La evaluación sustitutoria reemplaza a la nota más baja, o ausencia de nota, obtenida únicamente en las evaluaciones Conceptuales o Procedimentales, y para la cual el alumno deberá pagar el derecho de acuerdo a lo establecido en el TUPA de la UPO. La solicitud para pedir la evaluación sustitutoria debe iniciarla el alumno dirigiéndola al responsable de Carrera Profesional, quien a su vez coordinará con el docente para su ejecución. d) Evaluación de Aplazados: Es una evaluación de carácter global al cual tiene derecho el alumno, previo pago de la tasa establecida en el TUPA, y que reemplaza al Promedio Final del curso. Sólo tienen derecho de rendir examen de aplazado los alumnos que hayan obtenido promedio final entre 8 (ocho) y 10 (diez). 6.2. PROCESO DE EVALUACIÓN a) Promedio de la Unidad Para el proceso de evaluación, se debe de tener presente los criterios, valoración, porcentaje e instrumentos, que son necesarios conocer y respetar a fin de obtener el promedio en cada una de las dos unidades en las que está dividido un curso. Evaluación Conceptual (EC) Procedimental (EP) Investigación Formativa (EIF) Proyección Social (EPS) Extensión Universitaria (EEU) Actitudinal (EA) Total 30% Instrumento de Evaluación Prueba Escrita Sub Porc. 30% Heteroevaluación Docente 30% Lista de Cotejo 30% Heteroevaluación Docente 10% Lista de Cotejo 10% Heteroevaluación Docente Guía de Observación (GOP) 5% Heteroevaluación Docente Lista de Cotejo (LCP) 5% Co-evaluación Compañeros de clase Guía de Observación (GOP) 5% Heteroevaluación Docente Lista de Cotejo (LCP) 5% Co-evaluación Compañeros de clase 3% Heteroevaluación Docente 3% Co-evaluación Compañeros de Clase 4% Autoevaluación Alumno Porc. de Valoración 10% 10% 10% Guía de Observación (GOA) Lista de Cotejo (LCC) Lista de Cotejo (LCA) 100% Tipo de evaluación Evaluador 100% Los valores de EPS, EEU y EA están conformados por otras evaluaciones más detalladas, las cuales también poseen una ponderación específica para cada criterio, tal como se ve en la tabla anterior. Esto debe ser considerado al momento de obtener los valores que serán considerados en el cálculo del promedio de la unidad. El promedio de cada unidad es el promedio ponderado de las evaluaciones realizadas durante la unidad, siendo la siguiente la fórmula para obtenerlo: Promedio Unidad N (PUN) = EC x 0.30 + EP x 0.30 EIF x 0.10 + EPS x 0.10+EEU x 0.10 + EA x 0.10 Pág. N° 9 b) Nota Final del curso La nota final de curso es el promedio simple redondeado al mayor, de los promedios obtenidos en la primera y en la segunda unidad. Promedio Final (PF) = Promedio Unidad 1 (PU1) + Promedio Unidad 2 (PU2) 2 Se considera nota aprobatoria a partir de 10.5 (En el registro de actas sólo se consideran valores enteros). 7. BIBLIOGRAFÍA Baird, D. C. 1997. EXPERIMENTACIÓN. Editorial Prentice-Hall Hispanoamericana S.A. México, 1997. Giancoli, Douglas 2008. FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA, Vol. II. Editorial Pearson Educación. México, 2008. Hewitt,Paul 2004. Física Conceptual. Editorial Pearson Educación Novena Edición. México, 2004. Resnick, R., Halliday, D.&Krane, K. 1993. Physics, Vol. II. Editorial Cecsa Cuarta Edición. USA, 1993. Sears, F., Zemansky, M., Young, H. yFreedman, R. 2004. Física Universitaria, Vol. II. Editorial Pearson Educación Décimo Primera Edición. México, 2004. Serway, R. – Jewett, J. 2009. Física para ciencias e ingeniería, Vol. II. Cengage Learning Editores S.A. Séptima Edición. México, 2009. Tippens, Paul 2007. Física: Conceptos y Aplicaciones. Editorial McGraw-Hill Interamericana Séptima Edición. México, 2007. Tipler, P. – Mosca, G 2005. Física,Vol. II. Editorial Reverté S.A., Barcelona. 5ta Edición, España, 2005. Pág. N° 10