Descarga - Física General

SÍLABO ZF03 MECÁNICA
2015-2
1. DATOS GENERALES
Facultad:
Carrera:
Coordinador:
Requisitos:
Competencias:
Número de Créditos
Número de horas
Área de ciencias
Todas las carreras de ingeniería
Elías Catalán Sánchez
Matemática básica 2 (ZM02)
Física general (ZF00)
Criterio Científico
04
Horas teóricasHoras de
Horas trabajo
prácticas
evaluación autónomo reflexivo
56
02
08
Total
66
2. FUNDAMENTACIÓN
Esta asignatura es importante porque permite que el estudiante comprenda los
fenómenos físicos que lo rodean y que están presentes en la naturaleza y en la industria.
Permitirá además que el estudiante entienda el por qué y cómo funcionan estos
fenómenos, y de qué manera pueden ser mejorados y/o controlados en relación al área
de ingeniería correspondiente.
3. SUMILLA
Este curso es de carácter teórico, práctico y experimental y abarcará los siguientes
tópicos: Uso de las reglas básicas del cálculo (diferencial e integral) aplicado a la
cinemática de una partícula, cinemática bidimensional, movimiento circular, dinámica
lineal( leyes de Newton), dinámica circular, trabajo mecánico, energía mecánica y
conservación de la energía, momento lineal y sus conservación, impulso y colisiones,
rotación de un cuerpo rígido alrededor de un eje fijo, movimiento de rotación y cantidad
de movimiento angular.
4. LOGRO GENERAL DE APRENDIZAJE
Al final del curso el estudiante utilizará correctamente las ecuaciones de la cinemática y
dinámica de una partícula y explicara las leyes básicas del movimiento de una partícula.
5. UNIDADES Y LOGROS ESPECÍFICOS DE APRENDIZAJE
Unidad de aprendizaje 1:
Semana: 1,2 y 3
Cinemática
Logro específico de aprendizaje
Al finalizar la unidad el estudiante plantea y aplica las ecuaciones para el movimiento
de una partícula en una , dos y tres dimensiones
1
Temario




Introducción al cálculo diferencial y al cálculo integral.
Movimiento Rectilíneo y curvilíneo de una partícula: Velocidad media e
instantánea. Aceleración media e instantánea. Movimiento rectilíneo
uniforme. Movimiento uniformemente variado. Aplicaciones.
Movimiento de proyectiles. Caída libre y movimiento parabólico.
Ecuación de la trayectoria. Aplicaciones
Movimiento Circular: Velocidad angular y aceleración angular.
Movimiento circular uniforme. Movimiento circular uniformemente
variado. Componentes tangencial y normal de la aceleración.
Aplicaciones.
Unidad de aprendizaje 2:
Semana: 4, 5 y 6
Dinámica
Logro específico de aprendizaje
Al finalizar la unidad el estudiante analiza y aplica leyes de la dinámica al movimiento
de los cuerpos.
Temario
 Conceptos de Fuerza. Leyes de Newton Fuerzas internas y externas.
Masa inercial. Fuerza y momento lineal. Aplicaciones.
 Segunda ley de Newton aplicada al movimiento circular, movimiento
circular no uniforme, movimiento en presencia de fuerzas resistivas.
fuerza de fricción: Coeficiente de fricción: estático y dinámica.
Aplicaciones
Unidad de aprendizaje 3:
Semana: 7,8 y 9
Trabajo y energía
Logro específico de aprendizaje
Al fin de la unidad el alumno identifica y aplica el trabajo de las fuerzas conservativas
y no conservativas al movimiento de los cuerpos.
Temario



Concepto de trabajo. Trabajo de fuerzas constantes y variables. Energía
cinética. Teorema del trabajo y la energía cinética. Energía Potencial.
Aplicaciones.
Fuerzas conservativas. Fuerza elástica y gravitatoria. Energía potencial
gravitatoria y energía potencial elástica. Energía mecánica y
conservación de la energía mecánica. Potencia. Aplicaciones.
Principio de conservación de la energía. Sistemas conservativos y no
conservativos. Sistema de partículas y su relación con el caso de una
partícula. Aplicaciones.
2
Unidad de aprendizaje 4:
Semana: 10 y 11.
Cantidad de movimiento lineal y colisiones
Logro específico de aprendizaje
Al finalizar la unidad el alumno describe y plantea las ecuaciones para las colisiones en
una y dos dimensiones.
Temario
 Momento lineal y su conservación, impulso y momento lineal,
colisiones elásticas e inelásticas en una y dos dimensiones
 Dinámica de un sistema de partículas. Centro de masa (CM).
Movimiento del CM. Velocidad y aceleración. Momento lineal de un
sistema de partículas. Aplicaciones
Unidad de aprendizaje :5
Semana: 12,13 y 14.
Cinética y dinámica del cuerpo rígido
Logro específico de aprendizaje
Al finalizar la unidad el alumno describe y plantea las ecuaciones para el movimiento
de una un cuerpo rígido.
Temario


Movimiento rotacional de un sistema de partículas. Conservación del
momento angular. Momento de inercia de un sistema de partículas y
de un cuerpo rígido. Torque y momento angular. Torque y momento de
inercia. Aplicaciones.
Energía Cinética de un cuerpo rígido. Energía cinética de rotación y
traslación. Conservación de la energía. Energía cinética y momento de
inercia. Energía mecánica de un cuerpo rígido. Aplicaciones
6. METODOLOGÍA
Se dictarán clases con ayudas audiovisuales, complementadas con apoyo de recursos
digitales publicados en la plataforma virtual y con ejercicios prácticos. Los alumnos
desarrollarán experimentos en los laboratorios trabajando de manera individual y grupal.
En el laboratorio se promoverá la formación de grupos pequeños y se les dará guía de
Laboratorio.
El curso tiene un componente virtual en la plataforma NIMBUS, donde los alumnos
refuerzan su aprendizaje a través de lecciones SCORM. Además la plataforma contiene las
actividades correspondientes al trabajo autónomo reflexivo.
Los principios de aprendizaje que se promoverán en el curso son:
3



Aprendizaje autónomo
Aprendizaje para la era digital.
Aprendizaje colaborativo
7. SISTEMA DE EVALUACIÓN
El curso tendrá las siguientes evaluaciones:
Tipo
PC1
PC2
PC3
Descripción
nota
Práctica
Calificada 1
Práctica
Calificada 2
PL
Práctica
Calificada 3
Práctica
Calificada 4
Laboratorios
EF
Examen Final
PC4
Fecha
4
7
10
13
Observación
Práctica grupal (Equipos de 4
estudiantes)
realizada
durante la sesión de clase
Práctica grupal (Equipos de 2
estudiantes)
realizada
durante la sesión de clase
Práctica individual realizada
durante la sesión de clase
Práctica individual realizada
durante la sesión de clase
Se realizarán 4 laboratorios
durante
el
ciclo.
La
evaluación del laboratorio
será de carácter mixto:
Individual: En la plataforma
educativa se implementará
una prueba tipo test sobre el
video del experimento del
laboratorio con un peso
máximo de 8/20.
Grupal: Al finalizar el
experimento
en
el
laboratorio, el grupo de
estudiantes de cada mesa
presentará
un
informe
escrito de resultados. El
informe
tendrá
una
calificación máxima de 12/20
Examen Individual
El cálculo del promedio final se hará de la siguiente manera:
0.1(PC1) + 0.1(PC2) + 0.1(PC3) + 0.20(PC4) + 0.2(PL) + 0.30(EF)
Donde:
4
Recuperable
NO
NO
NO
NO
NO
SI
PL = ( LC1 + LC2 + LC3 +LC 4)/ 4
Nota:
 Solo se podrá rezagar el examen final.
 El examen rezagado incluye los contenidos de todo el curso.
 No se elimina ninguna práctica calificada.
 No se elimina ningún laboratorio calificado.
 La nota mínima aprobatoria es 12 (doce).
 La segunda y la cuarta práctica calificada incluirán la calificación del trabajo autónomo
reflexivo respectivo.
8. FUENTES DE INFORMACIÓN
BIBLIOGRAFIA
BÁSICA
- Serway, R. y Jewett, J.W.(2009) Física para ciencias e ingeniería. Volumen I.
México. Ed. Thomson.
- Halliday, D., Resnick, R. y Krane, K.S.(2008) Física. Volumen I. México. Ed.
Continental.
- Sears F., Zemansky M.W., Young H. D., Freedman R.A. (2004) Física Universitaria
Volumen I Undécima Edición. México. Pearson Educación.
COMPLEMENTARIA
- Tipler, P., Mosca, G. (2010) Física para la ciencia y la tecnología. Volumen I.
México Ed. Reverté .
- Feynman, R.P. y otros. (2005) Física. Vol. I. Panamá. Fondo Educativo
interamericano.
9. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
Unidad de
aprendizaje
Semanas
sesión
1
Introducción
diferencial
2
Introducción
integral
1
Unidad 1:
Cinemática
1
2
2
Actividades y
Evaluaciones
Tema
al
al cálculo
A :Laboratorio 1
B: Práctica dirigida
B: Laboratorio 1
A: Practica dirigida
5
cálculo
-Formación de grupos A y
B
-Participación del alumno
en la solución de
problemas
-Realización del
Laboratorio: Movimiento
en caída libre
-Participación del alumno
en la solución de
problemas.
1
3
2
-No presencial: Estudio
del movimiento
parabólico de proyectiles
con ayuda de los recursos
de la plataforma
educativa de UTP
-Participación del alumno
en la solución de
Movimiento de proyectiles problemas
caída libre y movimiento
parabólico. Ecuación de la
Trayectoria
1
-No presencial: Estudio de
Conceptos de Fuerza. los diferentes tipos de
Fuerza
de
fricción. fuerza con ayuda de los
Coeficiente de fricción: recursos de la plataforma
estático
y
dinámico. educativa de UTP
-Participación del alumno
Aplicaciones.
en la solución de
problemas
2
Primera práctica calificada
4
1
Unidad 2:
Dinámica
Movimiento Rectilíneo y
curvilíneo
de
una
partícula: Velocidad media
e instantánea. Aceleración
media e instantánea.
Movimiento
rectilíneo
uniforme.
Movimiento
uniformemente variado.
Aplicaciones.
A: Laboratorio 2
B: Practica dirigida
5
B: Laboratorio 2
2
A: Practica dirigida
1
6
2
Unidad 3:
Trabajo y
Energía
7
1
Practica grupal de 4
Leyes de Newton, Fuerzas
internas y externas. Masa
inercial. Fuerza y
momento lineal.
Aplicaciones.
Segunda ley de Newton
aplicada al movimiento
circular uniforme.
Movimiento circular no
uniforme
Concepto de trabajo.
Trabajo
de
fuerzas
constantes y variables.
Energía cinética. Teorema
del trabajo y la energía
cinética. Energía potencial.
Aplicaciones
6
-Realización del
laboratorio: Segunda ley
de Newton
-Participación del alumno
en la solución de
problemas
- No presencial: Estudio
los diferentes tipos de
fuerzas y algunos
ejemplos con ayuda de
los recursos de la
plataforma educativa de
UTP
-Participación del alumno
en la solución de
problemas
- No presencial: Estudio
de trabajo de fuerzas
variables con ayuda de
los recursos de la
plataforma educativa de
UTP.
-Participación del alumno
en la solución de
problemas
2
Segunda práctica calificada
A: Laboratorio 3
1
B: Práctica dirigida
8
B: Laboratorio. 3
2
A: Práctica dirigida
Fuerzas conservativas y no
conservativas, fuerza elástica y
gravitacional. Energía
potencial gravitacional y
1
energía potencial elástica.
Energía mecánica. Potencia y
aplicaciones
Relaciones entre fuerzas
conservativas y la energía
2
potencial. Conservación de
la fuerza mecánica y
aplicaciones
9
Participación del alumno
en la solución de
problemas
- No presencial: Estudio
de la conservación de la
energía mecánica y sus
aplicaciones con ayuda de
los recursos de la
plataforma educativa de
UTP.
1
-No presencial: Estudio de
las colisiones elásticas e
inelásticas y sus
características con ayuda
de los recursos de la
plataforma educativa de
UTP.
-Participación del alumno
en la solución de
problemas
2
Tercera práctica calificada
Practica individual
A: Laboratorio 4
1
B: Práctica dirigida
11
-Realización del
laboratorio: Ley de Hooke
y cambios de energía
potencial
-Participación del alumno
en la solución de
problemas -
Momento lineal y su
conservación. Impulso y
Cantidad de movimiento,
Colisiones.
Colisiones
elásticas e inelásticas en
una dimensión. Colisiones
bidimensional. Centro de
masa. Movimiento de un
sistema de partículas
10
Unidad 4:
momento
lineal y
colisiones
Práctica grupal de 2.
Evaluación del primer
trabajo autónomo
reflexivo.
B: Laboratorio 4
2
A: Práctica dirigida
7
-Realización del
laboratorio: Colisiones en
dos dimensiones
Participación del alumno
en la solución de
problemas
1
Rotación de un cuerpo
rígido.Desplazamiento,
velocidad y aceleración
angulares. Cinemática
rotacional: Movimiento
rotacional con aceleración
angular constante
12
2
Cantidades angulares y
lineales. Energía
rotacional. Calculo de
momentos de inercia
Momento de torsión.
1
Relación entre momento
de torsión y aceleración
angular. Trabajo, potencia
y energía en el
movimiento rotacional
2
Practica calificada 4.
13
Unidad 5.
Cinemática y
dinámica del
cuerpo rígido
14
15
Movimiento rotacional de
un sistema de partículas.
Conservación del
momento angular.
Momento de inercia de un
1
sistema de partículas y de
un cuerpo rígido. Torque y
momento angular. Torque
y momento de inercia,
aplicaciones
Energía cinética de un
cuerpo rígido. Energía
cinética de rotación y
traslación. Conservación
2
de la energía. Energía
cinética y momento de
inercia. Energía mecánica
de un cuerpo rígido,
aplicaciones
Examen final
-No presencial: Estudio
del momento de inercia
de diferentes geometrías
con ayuda de los recursos
de la plataforma
educativa de UTP.
-Participación del alumno
en la solución de
problemas
-No presencial: Estudio
del trabajo, potencia y
energía en el movimiento
rotacional con recursos
de la plataforma
educativa de UTP
Participación del alumno
en la soluciones de
problemas
Practica individual.
Evaluación. Presentación
del segundo trabajo
reflexivo
-No presencial: Estudio de
los giroscopios y trompos
con ayuda de los recursos
de la plataforma
educativa de UTP
-Participación del alumno
en la solución de
problemas
Nota. El trabajo autónomo reflexivo comprende las siguientes actividades
8
Actividad
Primer trabajo Autónomo Reflexivo
Segundo Trabajo Autónomo reflexivo
Semana
07
13
10. FECHA DE ACTUALIZACIÓN:18/03/2015
9
Horas
04
04