Programa del curso FS-1101Fsica General I

Escuela de Fsica

I parte: Aspectos relativos al plan de estudios1 Datos generales

Nombre del curso:Fsica General I

Cdigo:FS-1101

Tipo de curso:Terico

Electivo o no: No electivo

N de crditos:3

N horas de clase por semana:4

N horas extraclase por semana: 9

% de las reas curriculares:No aplica

Ubicacin en el plan de estudios:Depende de la carrera

Requisitos: No tiene

Correquisitos: Clculo Diferencial e Integral

El curso es requisito de:Fsica General II, Fsica General III

Asistencia: Obligatoria

Suficiencia: S

Posibilidad de reconocimiento: S

Vigencia del programa: I Semestre/2017

2 Descripcin general

El curso est dirigido a estudiantes de primer ingreso de carreras de ingeniera que siguen simultneamente los cursos de Fsica General I y de Clculo Diferencial e Integral. El nfasis recae en la fundamentacin slida de los conceptos generales de la Mecnica Clsica: cinemtica, dinmica y esttica, necesarios para continuar tanto, cursos de Fsica General como aquellos cursos de carrera afines a la Mecnica. El curso tiene como meta bsica ayudar al estudiante a lograr un aprendizaje significativo, esto es, la habilidad de interpretar y usar el conocimiento en situaciones diferentes a aquellas en las que fue adquirido, as como, reconocer las repercusiones prcticas y ticas de la Fsica en la sociedad cientfica y tecnolgica contempornea.

3 Objetivos Establecer la naturaleza escalar o vectorial de aquellas cantidades fsicas relacionadas con la Mecnica Clsica en una, dos y tres dimensiones. Aplicar las Leyes de la Mecnica Clsica en la resolucin de problemas. Estimular la adquisicin de fundamentos tericos y el desarrollo de destrezas actitudinales que permitan enfrentar con xito situaciones problemticas que requieren de capacidad analtica e innovacin.

4 Contenidos

En el curso se estudiarn y analizan los siguientes temas: Cantidades fsicas escalares y vectoriales (4 horas): Sistema Internacional de Unidades S.I. Cantidades fsicas escalares y vectoriales. Notacin vectorial. Mtodos grficos para suma y resta de vectores. Componentes de un vector, definiciones vectoriales, vectores unitarios, componentes rectangulares, notacin polar. Mtodos analticos para suma y resta de vectores. Operaciones con vectores: Producto Escalar, Producto Vectorial, Producto escalar- vector. Cinemtica de una partcula (12 horas): Sistema de referencia inercial, restricciones, movimiento, reposo y trayectoria. Vector posicin y desplazamiento, distancia. Definicin operacional de rapidez y de los vectores velocidad, velocidad media, aceleracin, aceleracin media, aceleracin de la gravedad. Movimientos en una dimensin: movimiento rectilneo uniforme, movimiento rectilneo uniformemente acelerado, movimiento de cada libre. Representacin y anlisis grfico de movimientos rectilneos: grficos posicin tiempo, grficos velocidad- tiempo, grficos aceleracin- tiempo. Movimientos en dos dimensiones: movimiento parablico, movimiento circular de una partcula. Desplazamiento angular y lineal, radin. Frecuencia, periodo. Movimiento relativo (ecuaciones cinemticas respectivas). Dinmica de una partcula (12 horas): Conceptos de masa, fuerza, inercia. Sistemas de unidades. Medida de una fuerza. Fuerzas segn la naturaleza, propiedades de la materia que las originan. Concepto de campo. Campo gravitacional terrestre. Ley Gravitacin Universal. Leyes de Newton. Fuerzas de contacto: fuerza normal, fuerza de tensin, fuerza elstica (Ley de Hooke), fuerzas de friccin (esttica, cintica), coeficientes de friccin (esttico, cintico) Aplicacin de la Segunda Ley de Newton al movimiento circular. Fuerza centrpeta. Trabajo y energa (8 horas)Definicin de trabajo hecho por una fuerza: constante, variable. Definicin de potencia instantnea, potencia media. Concepto de energa. Energa cintica de traslacin. Teorema del trabajo y la energa cintica. Energa potencial gravitacional, energa potencial elstica. Teorema del trabajo y la energa potencial. Campos de fuerzas conservativas y fuerzas disipativas. Energa mecnica. Sistemas conservativos. Principio de conservacin de la energa. Momento lineal, colisiones y centro de masa (8 lecciones)Impulso lineal, momento lineal, conservacin del momento lineal en sistemas de partculas para los casos en una y dos dimensiones. Centro de masa, movimiento del centro de masa. Determinacin de las coordenadas del centro de masa para sistemas de partculas y de masas continuas homogneas y no homogneas. Colisiones. Conservacin de la cantidad de movimiento en colisiones. Tipos de colisiones frontales: perfectamente elstica, perfectamente inelstica. Dinmica rotacional y momento angular (8 horas)Definicin de cuerpo rgido. Movimiento de un cuerpo rgido. Momento de fuerza (torque). Momento de inercia de una partcula, para un sistema de partculas, para masas continuas homogneas y no homogneas. Calculo de momentos de inercia para algunos cuerpos rgidos. Energa cintica de rotacin. Trabajo de rotacin. Potencia de rotacin. Teorema de ejes paralelos (Steiner). Segunda Ley de Newton para el movimiento rotacional. Momento angular para una partcula y para un sistema de partculas. Conservacin del momento angular. Rodamiento (rotacin y traslacin simultneamente sobre un mismo cuerpo). Anlisis por conservacin de la energa mecnica y por Segunda Ley de Newton (traslacin y rotacin). Esttica (8 horas)Condiciones de equilibrio esttico para un cuerpo rgido.

II parte: Aspectos operativos

5 Metodologa de enseanza y aprendizajeLa metodologa que cada profesor implemente en el aula con la finalidad de alcanzar los objetivos propuestos debe ser tal que trascienda el tradicional proceso de enseanza aprendizaje basado en la exposicin magistral. Debe prevalecer el empleo de tcnicas didcticas activas, como el uso de demostraciones y experimentos, el uso de software educativo y de redes que refuercen los conceptos ms complejos, permitan el abordaje de preconcepciones errneas y la reafirmacin del pensamiento racional sobre el pensamiento intuitivo. Lo anterior se debe complementar con una adecuacin estructural que d lugar a un proceso centrado en la actividad reflexiva del estudiante. Cada docente se debe comprometer en el fiel cumplimiento de los objetivos y contenidos programticos, ptimo aprovechamiento del tiempo en el aula, mximo aprovechamiento de las horas de consulta y coordinacin con los estudiantes tutores. Se debe poner al estudiante en contacto con la realidad circundante, despertar en l valores y actitudes como la solidaridad y la socializacin del conocimiento adquirido dentro y fuera del aula, mediante asignaciones integradas a los objetivos del curso que lo motiven a la investigacin y bsqueda de informacin en diferentes fuentes, de modo que se potencie el pensamiento crtico y reflexivo a partir de una base slida y confiable de conocimientos tericos y empricos.Al estudiante se le debe estimular para que asuma un papel protagnico con relacin a su proceso de aprendizaje con la gua del respectivo docente.

6 Evaluacin Durante el desarrollo del curso se har uso de distintos mtodos de evaluacin como son la participacin en clase, trabajos extra clase, exmenes cortos, resolucin de exmenes parciales.

Los exmenes cortos y parciales pueden contener preguntas sobre conceptos especficos, ejercicios de aplicacin de conocimientos y resolucin de problemas. Estas evaluaciones pueden ser programadas para realizarse en forma grupal o individual.

Rubros de la evaluacin sumativa:

Cuatro exmenes parciales80 %

Exmenes cortos, tareas y otros20 %

TOTAL100 %

Los exmenes parciales tendrn el mismo valor. Se recomienda realizar 8 evaluaciones entre exmenes cortos, tareas y otras actividades, segn los criterios de cada docente del curso.

7 Bibliografa Libro de texto:Sears, F. W., Zemansky, M. W., Young, H. D. y Freedman, R. A. (2013). Fsica Universitaria. Volumen 1. Dcimo tercera Edicin. Mxico: Pearson Educacin.Bibliografa complementaria:Serway, Raymond A. y Jewett, John W. (2008). Fsica para ciencias e ingeniera. Volumen I. Stima edicin. Mxico: Cengage.Resnick, R. et. al. (2005). Fsica. Volumen I. Cuarta Edicin. Mxico: CECSA Fishbane, Paul M. et.al. (1994). Fsica para ciencias e ingeniera. 1 Edicin. Mxico: Prentice Hall.

8 Profesores

Apndice I: Cronograma de trabajo (Basado en los captulos y secciones del libro de texto)SemanaFechasCaptulo y seccionesDesglose

120 - 24 julioCaptulo 1Secciones 1.1 a 1.3 y 1.7 a 1.10Presentacin e informacin general al estudiante. Introduccin, unidades y conversiones, sistemas de coordenadas, vectores, operaciones con vectores (suma, resta, producto)

227 - 31 julio

33 - 7 agostoCaptulo 2Secciones 2.1 a 2.5Captulo 3Secciones 3.1 a 3.5Cinemtica de una partcula, en 1 (cinemtica lineal, cada libre) y 2 dimensiones (cinemtica en dos dimensiones, movimiento de proyectiles). Movimiento con velocidad relativa.

410 14 agosto

517 21 agosto

624 28 agostoCaptulo 4Secciones 4.1 a 4.6Captulo 5Secciones 5.1 a 5.5Captulo 13Secciones 13.1, 13.2 y 13.4Tres leyes del movimiento de Newton. Diagramas de cuerpo libre. Fuerzas internas y externas. Fuerzas de rozamiento. Conceptos del movimiento circular. Dinmica del movimiento circular. Fuerzas fundamentales de la naturaleza. Ley de gravitacin universal. Peso y gravedad

731 agosto 4 septiembre

87 11 septiembre

914 18 septiembreCaptulo 6Secciones 6.1 a 6.4Captulo 7Secciones 7.1 a 7.4Trabajo. Energa cintica. Teorema del trabajo y la energa. Potencia. Energa potencial gravitacional y potencial elstica. Fuerzas conservativas y no conservativas. Conservacin de la energa mecnica total. Fuerza conservativa y energa potencial. Energa potencial gravitacional. Satlites.

1021 25 septiembre

1128 septiembre 2 octubreCaptulo 8Secciones 8.1 a 8.5Momento lineal. Impulso. Conservacin del momento lineal. Colisiones. Colisiones elsticas e inelsticas. Centro de masa.

125 9 octubre

1312 -16 octubreCaptulo 9Secciones 9.1 a 9.6Captulo 10Secciones 10.1 a 10.6Rotacin de cuerpos rgidos. Relacin entre la dinmica del movimiento circular y del movimiento lineal. Energa del movimiento rotacional. Teorema de los ejes paralelos. Momentos de inercia. Torque. Torque neto y aceleracin angular. Traslacin y rotacin simultnea de un cuerpo rgido. Momento Angular y conservacin del momento angular.

1419 23 octubre

1526 30 octubre

162 6 noviembreCaptulo 11Secciones 11.1 a 11.3Esttica de los cuerpos rgidos.

Apndice II: Fechas de los exmenes parciales:

Primer examen parcial: semana 6.Temario tentativo*: Captulos 1, 2.*La materia a evaluar en cada examen podran variar. Cada estudiante debe confirmar con su profesor los contenidos de cada examen.

Segundo examen parcial: semana 9.Temario tentativo*: Captulos 3, 4 y 5

Tercer examen parcial: semana 14.Temario tentativo*: Captulos 6, 7 y 8

Cuarto examen parcial: semana 17.Temario tentativo*: Captulos 9, 10 y 11

Los temas asociados a velocidad relativa (seccin 3.5) y Gravitacin Universal (13.1, 13.2 y 13.4) se evaluarn por medio de tareas, quices u otra actividad que le indicar oportunamente su profesor.

Apndice III: AsuetosAnexin del Partido de Nicoyasbado 25 de julio

Da de Nuestra Seora de los ngelesdomingo 2 de agosto

Da de la Madresbado 15 de agosto

Independencia Nacionalmartes 15 de setiembre

Da de las Culturaslunes 12 de octubre

Apndice IV: Disposiciones generales La nota mnima de aprobacin del curso es setenta (70 %). Los estudiantes con notas entre sesenta (60 %) y sesenta y siete punto cincuenta (67.50 %) podrn optar por realizar un examen extraordinario para aprobar el curso. La reposicin de exmenes parciales se realizar en la fecha correspondiente programada por el Departamento de Admisin y Registro, previa justificacin ante el profesor y de acuerdo al Reglamento del Rgimen de Enseanza Aprendizaje. El estudiante que requiera alguna adecuacin curricular, debe realizar el trmite correspondiente ante el Departamento de Orientacin y Psicologa (DOP), dentro de las tres primeras semanas del curso.

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