Micro mecanica fmx04 2012 idocx

MICRODISEÑO CURRICULARNombre del Programa Académico

Código FDE 058Versión 01Fecha 08-06-2009

1. IDENTIFICACIÓN

Asignatura Física MecánicaÁrea Ciencias Básicas Nivel 2Código FMX04 PensumCorrequisito(s) CIX 24 Prerrequisito(s) MBX 12, CDX

14Créditos 4 TPS 4 h TIS 8 h TPT 64 h TIT 128 h

2. JUSTIFICACIÓN.

El curso de Física Mecánica proporciona en los programas de tecnologías e ingenierías una fundamentación conceptual básica que será esencial en cursos posteriores, para analizar y describir los diferentes fenómenos de la naturaleza asociados con las diferentes aplicaciones y desarrollos tecnológicos.

3. OBJETIVO GENERAL

Conceptualizar los principios y leyes que describen la mecánica newtoniana (movimientos a bajas velocidades), de tal manera que el estudiante pueda aplicarlos en el modelamiento de diferentes sistemas físicos en ingeniería.

4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Aplicar los principios y leyes que fundamentan la mecánica newtoniana en la descripción de diferentes sistemas que puedan modelarse como partículas ó como cuerpos rígidos.

Desarrollar en el estudiante las habilidades necesarias que le permitan entender, describir, modelar y controlar diferentes sistemas mecánicos, ya sean naturales ó artificiales.

5. COMPETENCIAS Y CONTENIDO TEMÁTICO

COMPETENCIAS CONTENIDO TEMÁTICOINDICADOR DE

LOGRODescribir el movimiento de los cuerpos en la naturaleza analizando cada una de las cantidades físicas propias del movimiento de los cuerpos, como son su posición, su velocidad y su aceleración.

Cinemática de una partícula

Concepto de partícula.

Sistema de referencia: Sistema de coordenadas y observador.

Concepto de trayectoria.

Comprende el modelo de partícula y lo aplica en la descripción de sistemas físicos que involucren únicamente traslaciones.

Deduce y aplica las

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Movimiento en una dimensión:

Posición (x), desplazamiento (∆ x), velocidad media (v), velocidad instantánea (v).

Ecuación de movimiento para un movimiento con velocidad constante.

Aceleración media (a) y aceleración instantánea (a).

Ecuación de movimiento para un movimiento con aceleración constante.

Aplicaciones: Movimiento rectilíneo uniforme (M.R.U), Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, caída libre.

Vectores: Cantidades escalares. Cantidades vectoriales. Representación geométrica de un vector. Operaciones entre vectores: Suma y diferencia (Teoremas del seno y el coseno). Definición de un vector unitario. Descomposición de un vector en términos de sus componentes rectangulares. Suma y diferencia de vectores en componentes rectangulares. Producto escalar ó punto y producto vectorial ó cruz.

Movimiento General en un

ecuaciones que describen el movimiento de una partícula que se mueve con velocidad constante ó con aceleración constante.

Diferencia una cantidad escalar de una vectorial.

Realiza las diferentes operaciones entre vectores, tanto gráfica como analíticamente.

Representa gráficamente los vectores posición, desplazamiento, velocidad y aceleración.

Plantea soluciones a situaciones problema relacionadas con la cinemática de una partícula.

Deduce a partir de las definiciones generales la forma que adquieren los vectores posición, velocidad y aceleración en la descripción del movimiento circular.

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plano:

Vectores posición (r⃗) y desplazamiento (∆ r⃗).

Vectores velocidad media (v⃗) y velocidad instantánea (v⃗).

Vectores aceleración media (a⃗) y aceleración instantánea.

Aplicaciones: Movimiento parabólico. Vectores unitarios radial, transversal, tangencial y normal.

Vectores posición, velocidad y aceleración en el movimiento circular.

Aplicaciones: Movimiento circular uniforme (M.C.U.) y movimiento circular uniformemente acelerado (M.C.U.A.).

Aplicar las leyes de Newton en la descripción de diferentes sistemas mecánicos a bajas velocidades.

Dinámica de una partícula

Sistema físico: Cuerpos de interés y alrededores.

Momento lineal ( p⃗).

Principio de conservación del momento lineal total de un sistema aislado.

Leyes de Newton: Concepto de masa y primera ley de Newton, variación del momento lineal de una partícula interactuante y segunda ley de Newton, línea de acción de una fuerza y tercera ley

Aplica el principio de conservación del momento lineal para el análisis de sistemas físicos en interacción.

Identifica cada una de las fuerzas externas que actúan sobre un cuerpo de interés.

Describe diferentes sistemas mecánicos a partir de las leyes de Newton.

Identifica con claridad cuando se tiene una

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de Newton.

Diagrama de Cuerpo libre.

Fuerzas: peso, normal, tensión, fuerza elástica, fuerzas de contacto.

Fuerza de fricción: estática y dinámica.

Equilibrio: estático y dinámico.

Dinámica del movimiento circular.

Fuerzas centrales.

Momento angular y conservación del momento angular.

situación de movimiento inminente.

Comprende que el momento angular de un cuerpo se conserva respecto a un punto particular del espacio.

Comprender el concepto de trabajo y su relación con la energía mecánica de un sistema, de tal manera que se puedan describir sistemas conservativos y no conservativos.

Trabajo y Energía

Dependencia funcional de una fuerza: fuerzas que dependen del tiempo (F⃗=F⃗ (t)) y fuerzas que dependen del desplazamiento (F⃗=F⃗ (r⃗ )).

Impulso (I).

Trabajo (W).

Interpretación geométrica de trabajo.

Energía cinética (EK).

Teorema del trabajo y la energía cinética.

Fuerzas conservativas y su relación con la energía potencial (Ep).

Identifica con claridad cada una de las fuerzas externas que actúan sobre un sistema físico particular.

Calcula el trabajo neto realizado por un conjunto de fuerzas externas que actúan sobre un sistema.

Utiliza el teorema del trabajo y la energía cinética para obtener información acerca de cantidades cinemáticas asociadas al movimiento de cada uno de los componentes del sistema.

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Energía mecánica (E).

Ley de la conservación de la energía mecánica de un sistema.

Sistemas conservativos y no conservativos.

Choques: elásticos e inelásticos. Factor de colisión (Q).

Comprende la noción de fuerza y sistema conservativo, y lo aplica para el análisis de diferentes sistemas de la naturaleza.

Identifica de acuerdo a sus características, el tipo de choque entre dos ó más cuerpos y aplica el concepto en la solución de problemas.

Describir tanto cinemática como dinámicamente el movimiento más general de un cuerpo en la naturaleza: traslaciones más rotaciones.

Dinámica de un cuerpo rígido

Sistemas de muchas partículas: centro de masa.

Definición de un cuerpo rígido.

Vector torque (τ⃗ ).

Par de fuerzas ó cupla.

Resultante de un conjunto de fuerzas que actúan sobre un cuerpo rígido.

Momento angular asociado a un cuerpo rígido.

Momento de inercia de un cuerpo rígido (I).

Ecuación de movimiento para rotaciones.

Movimiento combinado de rotación más traslación.

Calcula el centro de masa asociado a una distribución discreta ó continua de masa.

Diferencia entre el modelo de partícula y el modelo de cuerpo rígido.

Calcula el torque producido por una fuerza respecto a un eje que pasa por un punto fijo O.

Calcula el momento de inercia asociado a una distribución discreta ó continua de masa.

Analiza diferentes sistemas físicos que involucran un movimiento combinado de rotación y traslación.

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Energía cinética rotacional (EK R

).

Energía total de un cuerpo rígido.

Movimiento por rodadura.

Estática de un cuerpo rígido.

Comprende que el movimiento por rodadura es simplemente un modelo matemático que permite describir el movimiento combinado de rotación y traslación como si se tratara de un movimiento de rotación pura alrededor de un eje instantáneo de rotación.

Establece las condiciones de equilibrio traslacional y rotacional de un sistema.

6. ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS / METODOLÓGICAS Antes de cada sesión de clase, el estudiante debe realizar un estudio

detallado de los contenidos que se van a abordar en esa sesión de clase, de tal manera que el aula de clase se convierta en un espacio de discusión abierta y permanente.

En cada sesión, el docente realizará una síntesis de los temas a tratar. Las clases serán ayudadas con diapositivas en formato Power point.

En cada sesión de clase, el docente propondrá diferentes situaciones problema que ilustren los diferentes contenidos debatidos en la sesión de clase, los cuales serán desarrollados por el estudiante con la asesoría permanente del docente.

Por cada sesión de clase, el estudiante tendrá acceso a un taller sesión, en donde se le presentan al estudiante diferentes preguntas y problemas que le permitirán nutrir el desarrollo de su trabajo independiente.

En esta metodología es primordial que el estudiante haga uso de las asesorías, ya que ellas le permitirán aclarar todas las dudas que no puedan ser esclarecidas en el desarrollo de la sesión de clase.

7. ESTRATEGIAS DE SEGUIMIENTO Y EVALUACIÓN

Para el curso de Física Mecánica se establece la siguiente evaluación:

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Se realizarán 4 evaluaciones escritas individuales, cada una del 20%, distribuidas en tres parciales y un final. Habrá una nota del 20% para el seguimiento.

Primer parcial: Cinemática en una dimensión. Segundo parcial: Cinemática en dos dimensiones. Tercer parcial: Dinámica. Final: Trabajo, energía, momento lineal y colisiones. Seguimiento: Consultas e informes de laboratorio.

8. BIBLIOGRAFÍA

Vargas Valencia, Javier, et al. Física mecánica. Conceptos básicos y problemas. Fondo editorial ITM. 2009.

Serway, Raymond A. y Jewett, John W. Física para ciencias e ingeniería. Vol. 1. Sexta edición. Ed. Thomson. México. 2005.

Sears, Francis W. et al. Física universitaria. Vol. 1. Novena edición. Ed. Pearson. México. 1999.

Giancoli, Douglas C. Física: principios con aplicaciones. Cuarta edición. Ed. Prentice-Hall. México. 1997.

Feynman, Richard P. Lectures on Physics. Vol. 1. Ed. Addison Wesley. 1971.

Tipler, Paul A. y Mosca, Gene. Física para la ciencia y la tecnología. Vol. 1. Quinta edición. Ed. Reverté. 2005.

Resnick, R., Halliday, D. y Krane, K. Física. Vol. 1. Compañía editorial continental. 2002.

Gettys, W. E., Keller, F. O. y Skover, M. J. Física clásica y moderna. Ed. Mcgraw Hill S. A. 1984.

Alonso, M. y Finn, E. Física: Mecánica. Vol. 1. Fondo educativo interamericano, S. A. 1976.

Profesor del curso: L. Alberto Ciro López Febrero 2012.

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