1

SÍLABO ZF03 MECÁNICA 2015-2

1. DATOS GENERALES

Facultad: Área de ciencias

Carrera: Todas las carreras de ingeniería

Coordinador: Elías Catalán Sánchez

Requisitos: Matemática básica 2 (ZM02) Física general (ZF00)

Competencias: Criterio Científico

Número de Créditos 04

Número de horas

Horas teóricas-prácticas

Horas de evaluación

Horas trabajo autónomo reflexivo

Total

56 02 08 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: Cinemática

Semana: 1,2 y 3

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

2

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: Dinámica

Semana: 4, 5 y 6

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: Trabajo y energía

Semana: 7,8 y 9

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.

3

Unidad de aprendizaje 4: Cantidad de movimiento lineal y colisiones

Semana: 10 y 11.

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 Cinética y dinámica del cuerpo rígido

Semana: 12,13 y 14.

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:

4

Aprendizaje autónomo

Aprendizaje para la era digital.

Aprendizaje colaborativo

7. SISTEMA DE EVALUACIÓN El curso tendrá las siguientes evaluaciones:

Tipo Descripción nota

Fecha Observación Recuperable

PC1 Práctica Calificada 1

4

Práctica grupal (Equipos de 4 estudiantes) realizada durante la sesión de clase

NO

PC2 Práctica Calificada 2

7

Práctica grupal (Equipos de 2 estudiantes) realizada durante la sesión de clase

NO

PC3 Práctica Calificada 3

10

Práctica individual realizada durante la sesión de clase

NO

PC4 Práctica Calificada 4

13

Práctica individual realizada durante la sesión de clase

NO

PL Laboratorios 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

NO

EF Examen Final Examen Individual SI

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:

5

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 Tema Actividades y Evaluaciones

Unidad 1: Cinemática

1

1 Introducción al cálculo diferencial

-Formación de grupos A y B -Participación del alumno en la solución de problemas

2 Introducción al cálculo integral

2

1 A :Laboratorio 1 -Realización del

Laboratorio: Movimiento en caída libre -Participación del alumno en la solución de problemas.

B: Práctica dirigida

2 B: Laboratorio 1

A: Practica dirigida

6

3

1

Movimiento Rectilíneo y curvilíneo de una partícula: Velocidad media e instantánea. Aceleración media e instantánea. Movimiento rectilíneo uniforme. Movimiento uniformemente variado. Aplicaciones.

-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 problemas

2

Movimiento de proyectiles caída libre y movimiento parabólico. Ecuación de la Trayectoria

Unidad 2: Dinámica

4

1

Conceptos de Fuerza.

Fuerza de fricción.

Coeficiente de fricción:

estático y dinámico.

Aplicaciones.

-No presencial: Estudio de los diferentes tipos de fuerza con ayuda de los recursos de la plataforma educativa de UTP -Participación del alumno en la solución de problemas

2 Primera práctica calificada Practica grupal de 4

5

1

A: Laboratorio 2 -Realización del laboratorio: Segunda ley de Newton -Participación del alumno en la solución de problemas

B: Practica dirigida

2

B: Laboratorio 2

A: Practica dirigida

6

1

Leyes de Newton, Fuerzas internas y externas. Masa

inercial. Fuerza y momento lineal.

Aplicaciones.

- 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

2

Segunda ley de Newton aplicada al movimiento

circular uniforme. Movimiento circular no

uniforme

Unidad 3: Trabajo y Energía

7 1

Concepto de trabajo. Trabajo de fuerzas constantes y variables. Energía cinética. Teorema del trabajo y la energía cinética. Energía potencial. Aplicaciones

- No presencial: Estudio de trabajo de fuerzas variables con ayuda de los recursos de la plataforma educativa de UTP. -Participación del alumno

7

en la solución de problemas

2 Segunda práctica calificada

Práctica grupal de 2. Evaluación del primer trabajo autónomo reflexivo.

8

1 A: Laboratorio 3 -Realización del

laboratorio: Ley de Hooke y cambios de energía potencial -Participación del alumno en la solución de problemas -

B: Práctica dirigida

2 B: Laboratorio. 3

A: Práctica dirigida

9

1

Fuerzas conservativas y no conservativas, fuerza elástica y

gravitacional. Energía potencial gravitacional y

energía potencial elástica. Energía mecánica. Potencia y

aplicaciones

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.

2

Relaciones entre fuerzas conservativas y la energía potencial. Conservación de la fuerza mecánica y aplicaciones

Unidad 4: momento

lineal y colisiones

10

1

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

-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

11

1

A: Laboratorio 4 -Realización del laboratorio: Colisiones en dos dimensiones Participación del alumno en la solución de problemas

B: Práctica dirigida

2

B: Laboratorio 4

A: Práctica dirigida

8

Unidad 5.

Cinemática y dinámica del cuerpo rígido

12

1 Rotación de un cuerpo rígido.Desplazamiento, velocidad y aceleración angulares. Cinemática rotacional: Movimiento rotacional con aceleración angular constante

-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

2 Cantidades angulares y lineales. Energía rotacional. Calculo de momentos de inercia Momento de torsión.

13

1

Relación entre momento de torsión y aceleración

angular. Trabajo, potencia y energía en el

movimiento rotacional

-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

2 Practica calificada 4.

Practica individual. Evaluación. Presentación del segundo trabajo reflexivo

14

1

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

-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

2

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

15 Examen final

Nota. El trabajo autónomo reflexivo comprende las siguientes actividades

9

Actividad Semana Horas

Primer trabajo Autónomo Reflexivo 07 04

Segundo Trabajo Autónomo reflexivo 13 04

10. FECHA DE ACTUALIZACIÓN:18/03/2015