Electrotecnia Industrial

Sílabo del Curso

Ondas y Calor

Información GeneralPlan Curricular C2-2014-1 1er ciclo Horas por Sesión 3 teóricas y 3 prácticasCréditos 3.5 N° de sesiones 17 sesiones de Aula y

8 sesiones de LaboratorioCódigo PG1014

Semestre Académico 17 semanas

Profesor Ofic. Horario de Atención Correo electrónicoPenélope Vargas Gargate martes 11:20-12:20 pvargas@tecsup.edu.pe

Descripción del CursoSumillaEn la industria en general, el control de los procesos, el funcionamiento de las máquinas, su mantenimiento, etc., siempre están regidas por algún tipo de manifestación Física. Debido a eso, es importante para el estudiante desarrollar el conocimiento de los fenómenos físicos, las leyes que los rigen, su manifestación y la forma de detectarlos. El presente curso permitirá al estudiante comprender e identificar los fenómenos físicos con el fin de que puedan controlar sus efectos sobre algún proceso técnico.

Capacidades Terminales Diferenciar y evaluar el efecto de la transferencia del calor sobre los materiales

empleados en procesos técnicos. Analizar y evaluar las aplicaciones de las leyes y principios termodinámicas en los

procesos técnicos. Identificar las aplicaciones del movimiento Armónico Simple (M.A.S.) en procesos

industriales y de la producción Evaluar el comportamiento de las ondas sonoras y analizar el efecto Doppler y su

aplicación en situaciones reales. Diferenciar los principios y aplicaciones que se derivan de la reflexión y refracción de

la luz.

Temas a tratarSemana Elementos de la

capacidad TerminalUnidad de Formación

Contenidos Actividades

1 Evaluar el efecto de la temperatura sobre los cuerpos.

La Dilatación. Termómetros, principios, escalas y equivalencias. Dilatación lineal, superficial y volumétrica efecto de la temperatura sobre los cuerpos. Casos y aplicaciones profesionales.

Resuelve ejercicios de aplicación relacionados a las diversas opciones profesionales.

Determinar la cantidad de calor que absorbe un líquido dependiendo de las

Cantidad de calor. Análisis e interpretación de los resultados de las experiencias.

Calcula la cantidad de calor, plantea e identifica características del

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Semana Elementos de la capacidad Terminal

Unidad de Formación

Contenidos Actividades

variaciones de la temperatura, durante un intervalo de tiempo

Manejo y uso de sensores en Física.Cantidad de calor.Calor específico. Temperatura.

calor sensible del latente, en ejercicios de aplicación, a través de la DATA VIRTUAL.

2 Identificar las características de un cambio de fase y de un cambio de temperatura. Diferenciar los efectos de calor sensible y calor latente. Analizar el efecto del calor de combustión de los cuerpos en sistemas industriales.

Calorimetría. Calor, cambio de fase, calor latente de fusión y vaporización, representación gráfica. Casos y aplicaciones.Calor sensible.Representación gráfica.

Ejecución de ejercicios de aplicación y cálculos de componentes requeridos.

3 Diferenciar las fomas de transferencia de calor.

Transferencia de calor.

Conducción, convección y radiación en sistemas industriales concretos.

Solución de problemas para casos aplicativos relacionados a la carrera profesional.

Determinar el calor específico de un cuerpo sólido (metal) por el método de las mezclas.

Calor específico de sólidos.

Calor específico.Método de las mezclas.

Soluciona problemas aplicando los conceptos de calor específico, mezclas y equilibrio térmico.

4 Aplicar la transferencia de calor para los casos de conducción y radiación en casos reales.

Aplicaciones de la Transferencia de calor.

Aplicaciones de la conducción, convección y radiación en sistemas industriales concretos.

Resuelve ejercicios en base a formas de transferencia de calor que representa situación de aplicación tecnológica.

5 Evaluar el aprendizaje.

Práctica Calificada N° 1.

Conceptos tratados en la semana 1,2, 3 y 4.

Resuelve primera práctica calificada. Prácitca Calificada N° 1.

Verificar la Primera Ley de la Termodinámica para gases ideales.

Termodinámica. Ley de Boyle.Proceso isotérmico.Trabajo.

Verifica la Ley de Boyle de los gases ideales en una gráfica Presión vs. Volumen.

6 Aplicar los conceptos termodinámicos que rigen el comportamiento de los fenómenos que involucran transferencia de calor en sistemas industriales.

Termodinámica. Primera Ley.

Primera Ley de la termodinámica. Trabajo realizado al cambiar el volumen. Variación de la energía interna.

Ejercicios de aplicación con desarrollo y solución de casos de su entorno real empleando un BLOG.

7 Analizar las Gases Ideales. Ley de Gases Resolución de

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Unidad de Formación

Contenidos Actividades

aplicaciones de los procesos termodinámicos en diversos procesos.

ideales. Procesos adiabático, isocoro, isobárico e isotérmico.

ejercicios de aplicación y determinación de componentes.

Verificar las ecuaciones correspondientes al movimiento armónico simple.

Movimiento Armónico Simple (M.A.S.).

Características del M.A.S. Medición de los parámetros característicos. Análisis e interpretación de los resultados de las experiencias.

Utiliza equipos y sensores en la captura de datos para el análisis y síntesis de la experiencia.

8 Evaluar las aplicaciones de las leyes termodinámicas en diversos procesos.

Segunda ley de la termodinámica.

Leyes de la Termodinámica, ciclo de Otto. Eficiencia en los sistemas aplicados.

Discusión de casos específicos planteados en el BLOG asignado.

9 Evaluar el aprendizaje.

Práctica Calificada N° 2.

Conceptos tratados en la semana 6, 7 y 8 .

Resuelve segunda práctica calificada. Práctica Calificada N° 2.

Determinar experimentalmente la relación entre la tensión en la cuerda y el número de segmentos de la onda estacionaria.Determinar experimentalmente la relación entre la frecuencia en la cuerda y el número de segmentos de la onda estacionaria.

Ondas en una cuerda. Experiencia de Melde. Movimiento armónico forzado.

Medición de frecuencia, longitud de onda, densidad lineal, velocidad de propagación. Análisis e interpretación de los resultados de las experiencias.

Realiza cálculos de medición de frecuencia, velocidad de propagacion con la información recogida.

10 Modelar matemáticamente el comportamiento del M.A.S. Identificar las aplicaciones del movimiento Armónico Simple (M.A.S.) en procesos técnicos y de la producción.

Movimiento Armónico Simple.

Oscilación. Movimiento Armónico Simple. Ecuaciones de movimiento armónico. Desplazamiento, velocidad y aceleración en un M.A.S.

Representación gráfica mediante diagramas del m.a.s. Determinar ecuaciones de movimiento a partir de un sistema masa-resorte.

11 Evaluar los conceptos que rigen el comportamiento de la energía almacenada en un M.A.S. Analizar los efectos reales del movimiento

Movimiento Oscilatorio.

Conservación de la energía en un MAS. Péndulo simple. Oscilaciones amortiguadas y forzadas. Resonancia mecánica.

Analiza el movimiento de un sistema masa-resorte calculando la energía cinética y potencial en diferentes posiciones. Construye gráficas de energía cinética y

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Semana Elementos de la capacidad Terminal

Unidad de Formación

Contenidos Actividades

amortiguado y forzado.

potencial en función de la posición. Analiza gráficas de la amplitud de oscilación y potencia en función de la frecuencia de la fuerza externa.

Determinar experimentalmente la velocidad del sonido en el aire.

Velocidad del sonido en el aire.

Sonido. Velocidad del sonido. Modos de vibración. Resonancia. Análisis e interpretación de los resultados de las experiencias.

Calcula la velocidad del sonido en un medio como el aire utilizando el equipo de laboratorio.

12 Fundamentar los procesos y principios que rigen el movimiento ondulatorio; diferenciar los tipos de ondas y analizar sus aplicaciones.

Ondas. Tipos de ondas mecánicas. Ondas periódicas. Descripción matemática de una onda. Velocidad y aceleración de partículas en una onda, análisis de un proceso de aplicación.

Realiza experiencias con aplicaciones de del movimiento ondulatorio.

13 Analizar el comportamiento de la interferencia de ondas. Identificar los modos de interferencia en una cuerda, aplicados a casos concretos.

Ondas estacionarias. Principio de superposición. Ondas estacionarias en una cuerda. Modos normales en una cuerda. Interferencia de ondas. Casos aplicativos.

Estudia de forma experimental las variables que determinan el comportamiento en la propagacion de una onda en una cuerda tensa.

Analizar experimentalmente los procesos ópticos, identificando sus características.

Óptica. Naturaleza, Ley de la distancia, reflexión de la luz.Reflexión. Análisis e interpretación de los resultados de las experiencias.

Intensidad luminosa.Ley de la inversa al cuadrado de la distancia para la intensidad luminosa.

Analiza experimentalmente los procesos ópticos, identificando sus características.

14 Evaluar el aprendizaje.

Práctica Calificada N° 3.

Conceptos tratados en la semana 10, 11, 12 y 13.

Resuelve tercera práctica calificada. Práctica Calificada N° 3.

15 Evaluar el comportamiento de las ondas sonoras y su efecto en la seguridad industrial. Analizar la intensidad sonora y el efecto

Sonido. Efecto Doppler.

Ondas sonoras. Percepción de ondas sonoras, intensidad del sonido. Velocidad del sonido. Efecto Doppler: Fuente en movimiento y

Observación de distintas fuentes sonoras indicando cómo se origina el sonido en cada una de ellas.Confección de tablas

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Semana Elementos de la capacidad Terminal

Unidad de Formación

Contenidos Actividades

Doppler con sus aplicaciines en situaciones reales.

observador en movimiento. Riesgos y medidas de seguridad industrial.

de datos utilizando la frecuencia, la longitud de onda y la velocidad con que se propaga un sonido determinado en distintos medios sólidos, líquidos y gaseosos.Cálculo experimental de la velocidad del sonido en el aire utilizando las ondas estacionarias que se originan en un tubo cerrado.

Analizar las imágenes formadas en un espejo plano. Comprender las leyes de la reflexión y refracción. Determinar experimentalmente la distancia focal de diversas lentes.

Óptica. Reflexión, refracción de la luz, lentes y espejos.

Leyes de la reflexión y refracción. Reflexión interna total.Lentes delgadas y espejos curvos. Análisis e interpretación de los resultados de las experiencias.

Utiliza las leyes de la óptica geométrica para comprender las leyes de la reflexión y refracción en lentes y espejos.

16 Interpretar y analizar las aplicaciones de la reflexión y refracción de la luz: la fibra óptica en procesos productivos reales.

Óptica. La naturaleza de la luz. Reflexión, refracción de la luz. Reflexión interna total.

Solución de problemas para casos aplicativos relacionados a la carrera profesional.

17 Evaluar el aprendizaje.

Práctica Calificada N° 4.

Conceptos tratados en la semana 15 y 16.

Resuelve cuarta práctica calificada. Práctca Calificada N° 4.

18 Evaluar el aprendizaje.

EVALUACIÓN FINAL.

Conceptos tratados en curso de la semana 1 a la 17.

Examen final.

ResultadosEste curso aporta al logro de los siguientes Resultados de la Carrera:

Los estudiantes aplican conocimientos actuales y emergentes de cálculo, estadística y tecnología para resolver problemas.

MetodologíaAdemás de las clases teóricas tienen demostraciones prácticas de laboratorio hechas por el profesor en el aula de clase. El curso debe complementarse ejercitando al alumno en la resolución de problemas. La metodología utilizada parte de una programación planificada para la asignatura, definida tanto en los objetivos a alcanzar como en los contenidos a aprender y aplicar.

Las sesiones asocian lo conocido con los nuevos contenidos a tratar.

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Una vez establecidos los conocimientos previos; se presentan los contenidos nuevos de manera ordenada y reducidos didácticamente; alternando las explicaciones y presentación de los contenidos con las actividades aplicativas de los estudiantes.

Los estudiantes participan en actividades aplicativas y trabajan en grupo que permite superar el grado de abstracción que puede presentar el aprendizaje de contenidos teóricos.

Las actividades de evaluación son permanentes, pero con una actividad concreta de control del éxito o evaluación, que sucede en los periodos finales de clase, para ofrecer un feedback del control del éxito en el aprendizaje del estudiante así como del éxito de las preparaciones y conducción adecuada del profesor.

Sistema de Evaluación: d

Nota Final = 0.30 Pa + 0.40 Pb + 0.30 EDonde: E = Examen

Pa = Pruebas de Aula, Pb = Pruebas de Laboratorio, Pt = Pruebas de Taller

Bibliografía Raymond A. Serway and John W. Jewett, Jr. (2010) PHYSICS FOR SCIENTISTS

AND ENGINEERS WITH MODERN PHYSICS, Brooks/Cole Cengage Learning eighth edition ISBN-13: 978-1-4390-4844-3. Raymond A. Serway and John W. Jewett, Jr. (2006) PRINCIPLES OF PHYSICS, Brooks/Cole Thomson Learning fourth edition ISBN 0-534-49143-X.

Hugh d. Young and Roger a. Freedman (2008) UNIVERSITY PHYSICS, Pearson

Addison-Wesley 12th edition ISBN-13: 978-0-321-50121-9. Paul A. Tipler y Gene Mosca (2010) FISICA PARA LA CIENCIA Y LA TECNOLOGIA

E. Reverté 6th edition ISBN 978-84-291-4428-4. Halliday & Resnick, Jearl Walker (2011) FUNDAMENTALS OF PHYSICS, John Wiley

& Sons, Inc 9th edition ISBN: 978-0-470-46911-8. Randall D. Knight (2008) PHYSICS FOR SCIENTISTS AND ENGINEERS, Second

Edition Pearson Addison-Wesley, ISBN: 978-0-8053-2736-6.

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