Mecánica de Materiales I

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA

DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS

PROGRAMA SINTÉTICO

CARRERA: Ingeniería Mecánica ASIGNATURA: Mecánica de Materiales I SEMESTRE: Cuarto OBJETIVO GENERAL: El alumno seleccionará los principios que gobiernan la mecánica de los cuerpos deformables, para el diseño en elementos componentes de máquinas, mecanismos y estructuras. CONTENIDO SINTÉTICO: I Conceptos Básicos y Propiedades Mecánicas de los Materiales. II Análisis de Barras Cargadas Axialmente. III Transformación del Esfuerzo y la Deformación Unitaria, Relaciones Esfuerzo-Deformación. IV Recipientes de Pared Delgada Sujetos a Presión Interior. V Barras Sujetas a Torsión. VI Flexión de Barras Rectas. METODOLOGÍA: Consulta bibliográfica que el profesor indique, Discusión en clase con la coordinación del profesor, Definición de conceptos, Exposiciones y/o intervenciones orales por los alumnos, Elaboración de resúmenes, Discusión y solución de ejercicios con la coordinación del profesor,, Prácticas de laboratorio, Trabajos extraclase. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Se aplicarán tres exámenes departamentales 70% Participaciones en clase y exposición 10% Trabajos de consulta y extracalse 10% Prácticas de laboratorio 10% BIBLIOGRAFÍA: Craig Roy R.. Mecánica de Materiales.2ª Ed. México. CECSA. 2002. 752 pp. Beer Ferdinand P.; E. Johnston Russell Jr. Mecánica de Materiales. 2ª Ed. México. McGraw Hill.2002. 775 pp. Hibbeler Russell C.. Mecánica de Materiales. 3ª. Ed. México. Pearson. 2002. 799 pp.



ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica CARRERA: Ingeniería Mecánica OPCIÓN: COORDINACIÓN: Academia de Proyecto , y Proyecto Mecánico.DEPARTAMENTO:

ASIGNATURA: Mecánica de Materiales I SEMESTRE: Cuarto CLAVE: CRÉDITOS: 10.5 VIGENTE: TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-Práctica MODALIDAD: Escolarizada

TIEMPOS ASIGNADOS

HORAS/SEMANA/TEORÍA: 4.5 HORAS/SEMANA/PRÁCTICA: 1.5 HORAS/SEMESTRE/TEORÍA: 81.0 HORAS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27.0 HORAS/TOTALES: 108.0

PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academias de Proyecto, y Proyecto Mecánico REVISADO POR: Subdirecciones Académicas de ESIME Azcapotzalco Y Culhuacan APROBADO POR: Consejos Técnicos Consultivos Escolares de ESIME Azcapotzalco y Culhuacan. M en C José Antonio González Vergara e Ing. Fermín Valencia Figueroa

AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN.



ASIGNATURA: Mecánica de Materiales I CLAVE: HOJA: 2 DE 10

FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA

El Ingeniero utiliza los conocimientos de la Mecánica de Materiales para determinar si las propiedades mecánicas del material y las dimensiones de un elemento son las adecuadas para garantizar que pueden soportar sus cargas con seguridad y sin una excesiva deformación. A este desarrollo se le denomina “diseño”. Lo anterior fundamenta su inclusión como asignatura dentro del plan de estudios de la carrera de Ingeniería Mecánica, ya que su orientación es la enseñanza de los principios fundamentales que gobiernan la Mecánica de los Cuerpos Deformables, su aplicación al cálculo y diseño de los distintos elementos que integran las máquinas, mecanismos y estructuras con materiales de uso frecuente en ingeniería; así mismo, el desarrollo del razonamiento analítico para resolver problemas prácticos, finalmente para reforzar y consolidar el área de proyecto.

Las asignaturas antecedentes son: Física Clásica, Fundamentos de Álgebra, Cálculo Vectorial, Ecuaciones Diferenciales, Estática, Ciencia de los Materiales I y II. Las asignaturas consecuentes son: Mecánica de los Materiales II, Diseño de Elementos Mecánicos y Proyecto Terminal

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno seleccionará los principios que gobiernan la mecánica de los cuerpos deformables, para el diseño en elementos componentes de máquinas, mecanismos y estructuras.




No. UNIDAD: I NOMBRE: Conceptos Básicos y Propiedades Mecánicas de los Materiales

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno determinará las propiedades mecánicas del material para dimensionar los elementos de una máquina.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

Conceptos Básicos Cuerpos rígidos y cuerpos deformables Hipótesis básicas de la mecánica de materiales Conceptos generales de la mecánica de materiales Propiedades mecánicas de los materiales

4.5

4.5

4.5

4.5

7.5

22.5

1B 2B 3B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Consulta bibliográfica de temas que el profesor indique, los alumnos realizan exposiciones y/o intervenciones orales, elaboración resúmenes de los temas consultados, prácticas de laboratorio y trabajos extra-clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El primer examen departamental abarca las unidades I y II ; serán considerados los trabajos de consulta bibliográfica, las exposiciones orales, las prácticas realizadas de laboratorio, y las tareas extra-clase.




No. UNIDAD: II NOMBRE: Análisis de Barras Cargadas Axialmente

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno calculará las deformaciones en elementos estructurales isostáticos e hiperestáticos sometidos a carga axial, para hallar el esfuerzo normal y tangencial.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC


2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8

Esfuerzo normal en barras cargadas axialmente (incluyendo peso propio y sección variable) Análisis de esfuerzos normales y tangenciales en secciones inclinadas Deformaciones en barras cargadas axialmente (incluyendo peso propio y sección variable) Barras cargadas axialmente, isostáticas e hiperestáticas Métodos de las fuerzas y los desplazamientos Esfuerzo térmico Energía de deformación elástica Esfuerzo admisible y factor de seguridad

3.0

3.0

3.0

3.0

9.0

2B

3B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Participaciones y exposiciones en clase por el alumno, discusión y solución de ejercicios con la coordinación del profesor, prácticas de laboratorio, resolución de ejercicios extra-clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El contenido de esta unidad será evaluado en el primer examen departamental; se tomará en cuenta, las participaciones, las prácticas realizadas de laboratorio y la solución correcta y adecuada de ejercicios extra-clase.




No. UNIDAD: III NOMBRE: Transformación del Esfuerzo y la Deformación Unitaria, Relaciones Esfuerzo-Deformación.

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará los métodos analítico y gráfico para determinar los esfuerzos y las deformaciones en cualquier plano de un elemento mecánico.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC


3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8

Estado general de esfuerzos en un punto Estado plano de esfuerzos Transformación de los esfuerzos en un plano, esfuerzos principales (solución analítica, solución gráfica) Esfuerzo cortante máximo Deformación unitaria plana Transformación de la deformación unitaria en un plano (solución analíticas, solución gráfica) Análisis de deformaciones por medios experimentales Ley de Hooke generalizada

6.0

4.5

4.5

4.5

15.0

3B 4B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Elaboración de resúmenes de temas propuestos por el profesor, solución de problemas y prácticas de laboratorio. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El segundo examen departamental abarca las unidades III y IV; serán considerados los resúmenes, ejercicios, y las prácticas realizadas de laboratorio.




No. UNIDAD: IV NOMBRE: Recipientes de Pared Delgada, Sujetos a Presión Interior.

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

El alumno utilizará la teoría de la membrana para el cálculo de los esfuerzos y deformaciones permisibles en recipientes de pared delgada sujetos a presión interior.

HORAS

No.

TEMA

T E M A S

T P EC


4.1 4.2 4.3 4.4 4.5

Definición y clasificación de los recipientes de membrana Esfuerzos longitudinal y circunferenciales Esfuerzos cortantes Dilatación de recipientes de membrana Teoría general de los esfuerzos de membrana (Ecuación de Laplace) Esfuerzos térmicos

1.5

1.5

1.5

4.5

1.5

4.5

6.C 7.C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Indagación de conceptos por los alumnos, elaboración de resúmenes de algunos temas propuestos por el profesor, realización de prácticas y trabajos extra-clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El contenido de esta unidad será evaluado en el segundo examen departamental, también se incluyen las indagaciones, resúmenes elaborados, prácticas realizadas de laboratorio y trabajos extra-clase.




No. UNIDAD: V NOMBRE: Barras Sujetas a Torsión

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno determinará los esfuerzos, deformaciones y la potencia transmitida, en elementos de sección circular, para diseñar ejes de transmisión.

HORAS

No. TEMA

T E M A S

T P EC


5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7

Hipótesis aplicadas en la torsión Deformación unitaria angular Esfuerzos cortantes en la torsión Ángulos de torsión Esfuerzos en planos inclinados Diagramas de esfuerzos y deformaciones en la torsión Transmisión de potencia y dimensionamiento estático de ejes.

1.5

3.0

3.0

3.0

7.5

1B 3B 5B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Definición de conceptos, y elaboración de resúmenes por los alumnos, resolución de ejercicios con la coordinación del profesor y prácticas de laboratorio. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El tercer examen departamental abarca las unidades V y VI, también se consideran los resúmenes, la solución correcta y adecuada de ejercicios y prácticas realizadas de laboratorio.




No. UNIDAD: VI NOMBRE: Flexión de Barras Rectas

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

El alumno diseñará la sección transversal de vigas a partir de los diagramas de Fuerza Cortante y Momento Flexionante, mediante la ecuación de la Escuadría.

HORAS

No.

TEMA

T E M A S

T P EC


6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 6.11

Definición y clasificación de la flexión Definición y clasificación de vigas Definición de fuerza cortante, fuerza normal y momento flexionante Diagramas de fuerza cortante, fuerza normal y momento flexionante Relaciones diferenciales entre V y M. Esfuerzos por flexión en vigas rectas Hipótesis y definición del eje neutro Fórmula de la flexión (Escuadría) Módulo de sección Esfuerzos tangenciales en la flexión Diseño de vigas sujetas a cargas estáticas

1.5

4.5

4.5 4.5

4.5 3.0

7.5

22.5

2B 3B 4B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Definición de conceptos por los alumnos, resolución de ejercicios en coordinación con el profesor y prácticas de laboratorio. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El contenido de esta unidad será evaluado en el tercer examen departamental, también se tomarán en cuenta las participaciones en clase, la solución de ejercicios bajo el análisis mecánico y matemático, y prácticas de laboratorio.




RELACIÓN DE PRÁCTICAS

PRACT.

No.

NOMBRE DE LA PRÁCTICA

UNIDAD

DURACIÓN

LUGAR DE REALIZACIÓN

1

2 3 4 5 6

Esfuerzos Normales y Tangenciales

Esfuerzo y Deformación por Carga y Temperatura

Transformación del Esfuerzo Recipientes de Pared Delgada con

Presión Interior

Torsión en Barras

Flexión en Barras

I II

III

IV

V

VI

7.5

3.0

4.5

1.5

3.0

7.5

Laboratorio

Laboratorio

Laboratorio

Laboratorio

Laboratorio

Laboratorio



ASIGNATURA: Mecánica de Materiales I CLAVE: HOJA: 10 DE10

PERÍODO

UNIDAD

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 1 2 3

I y II

III y IV

V y VI

En cada periodo se toman en cuenta los siguientes puntos: Examen departamental 70% Participación en clase 10% Trabajos de consulta y extra-clase 10% Prácticas de laboratorio 10% NOTA: La calificación final corresponde al promedio de los tres periodos de evaluación.

CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 2 3 4 5 6 7

X

X

X

X

X

X

X

Craig Roy R.. Mecánica de Materiales.2ª Ed.. México. CECSA. 2002. 752 pp. Beer Ferdinand P.; Johnston E. Russell Jr. Mecánica de Materiales. 2ª Ed. México. McGraw Hill.2002. 775pp. Hibbeler Russell C.. Mecánica de Materiales, 3ª. Ed México. Pearson. 2000. 799 pp. Gere James M.. Mecánica de Materiales, 5ª Ed. México Thomson Learning 2002. Mott .R. Resistencia de Materiales Aplicada 3ª Ed. México. P Hall. 1996. Stiopin. P.A. Resistencia de Materiales. 3ra. Ed. México, MIR. 1988. pag. 275 a 279. Cernica John. N. Resistencia de Materiales. 6ta. Imp. México. CECSA. 1976. pag. 103 a 110.



PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA

1. DATOS GENERALES

ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad

CARRERA: Ingeniería Mecánica SEMESTRE Cuarto

ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM.

ACADEMIA: Proyecto Mecánico y Proyecto ASIGNATURA: Mecánica de Materiales I

ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Ingeniero Mecánico Titulado de Preferencia con Maestría en Ciencias en Diseño Mecánico

2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA:

El alumno seleccionará los principios que gobiernan la mecánica de los cuerpos deformables, para su aplicación en elementos componentes de máquinas, mecanismos y estructuras.

3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS EXPERIENCIA

PROFESIONAL HABILIDADES ACTITUDES

Matemáticas, Mecánica y Ciencia de Materiales

Es recomendable que tenga 3 años de experiencia docente en la enseñanza superior y/o en trabajos relacionados con el diseño mecánico

Establecimiento de climas favorables al aprendizaje. Manejo de grupos Manejo de equipo de computo Manejo de paquetes de Computo aplicados a la solución de problemas de la asignatura. Motivar al estudio, Razonamiento e investigaciónUso de material didáctico Capacidad de liderazgo ante el grupo.

Ejercicio de la crítica fundamentada. Respeto. Tolerancia. Compromiso con la docencia. Ética. Responsabilidad científica. Colaboración. Superación docente y profesional. Motivadora con los valores humanos e institucionales. Vocación al servicio.

ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ

__________________________ _________________________ _________________________ M en C JUAN JOSE MARTINEZ COSGALLA M en C RICARDO CORTEZ OLIVERA M en C JOSE ANTONIO GONZALEZ VERGARA ING. MIGUEL ANGEL LÓPEZ VEGA M en C ALBERTO PAZ GUTIERREZ ING. FERMÍN VALENCIA FIGUEROA PRESIDENTES DE ACADEMIA SUBDIRECTORES ACADÉMICOS DIRECTORES DE LOS PLANTES

FECHA: Marzo del 2004.

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Mecánica de Materiales I