microdiseñocurricular1

1. IDENTIFICACIÓN

Asignatura		FÍSICA MECÁNICA
Área		Ciencias Básicas				Nivel		4
Código		FMX04				Pensum		10
Correquisito(s)						Prerrequisito(s)		CIX-34
Créditos	4	TPS	4	TIS	8	TPT	64	TIT	128

2. JUSTIFICACIÓN

El curso de Física Mecánica proporciona en los programas de tecnologías e ingenierías una fundamentación conceptual básica que será esencial en cursos posteriores, para analizar y describir los diferentes fenómenos de la naturaleza asociados con las diferentes aplicaciones y desarrollos tecnológicos.

3. OBJETIVO GENERAL

Conceptualizar los principios y leyes que describen la mecánica newtoniana (movimientos a bajas velocidades), de tal manera que el estudiante pueda aplicarlos en el modelamiento y descripción de diferentes sistemas físicos en ingeniería.

4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Aplicar los principios y leyes que fundamentan la mecánica newtoniana en la descripción de diferentes sistemas que puedan modelarse como partículas ó como cuerpos rígidos.

Desarrollar en el estudiante las habilidades necesarias que le permitan entender, describir, modelar y controlar diferentes sistemas mecánicos, ya sean naturales ó artificiales.

5. COMPETENCIAS Y CONTENIDOS TEMÁTICOS DEL CURSO

COMPETENCIAS	CONTENIDO TEMÁTICO	INDICADOR DE LOGRO
Describir el movimiento de los cuerpos en la naturaleza analizando cada una de las cantidades físicas propias del movimiento de los cuerpos, como son su posición, su velocidad y su aceleración.	Cinemática de una partícula •Concepto de partícula. •Sistema de referencia: Sistema de coordenadas y observador. •Vectores posición y desplazamiento. •Vectores velocidad media y velocidad instantánea. •Ecuación de movimiento para un movimiento con velocidad constante. •Vectores aceleración media y aceleración instantánea. •Ecuación de movimiento para un movimiento con aceleración constante. •Aplicaciones: Movimiento rectilíneo uniforme (M.R.U), Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, caída libre, Movimiento parabólico. •Vectores unitarios radial, transversal, tangencial y normal. •Vectores posición, velocidad y aceleración en el movimiento circular. •Aplicaciones: Movimiento circular uniforme (M.C.U.) y movimiento circular uniformemente acelerado (M.C.U.A.).	•Comprende el modelo de partícula y lo aplica en la descripción de sistemas físicos que involucren únicamente traslaciones. •Representa gráficamente los vectores posición, desplazamiento, velocidad y aceleración. •Deduce y aplica las ecuaciones que describen el movimiento de una partícula que se mueve con velocidad constante ó con aceleración constante. •Plantea soluciones a situaciones problema relacionadas con la cinemática de una partícula. •Deduce a partir de las definiciones generales la forma que adquieren los vectores posición, velocidad y aceleración en la descripción del movimiento circular.
Aplicar las leyes de Newton en la descripción de diferentes sistemas mecánicos a bajas velocidades.	Dinámica de una partícula •Sistema físico: Cuerpos de interés y alrededores. •Momento lineal. •Principio de conservación del momento lineal total de un sistema aislado. •Leyes de Newton: Concepto de masa y primera ley de Newton, variación del momento lineal de una partícula interactuante y segunda ley de Newton, línea de acción de una fuerza y tercera ley de Newton. •Diagrama de Cuerpo libre. •Fuerzas: peso, normal, tensión, fuerza elástica, fuerzas de contacto. •Fuerza de fricción: estática y dinámica. •Equilibrio: estático y dinámico. •Dinámica del movimiento circular. •Fuerzas centrales. •Momento angular y conservación del momento angular.	•Aplica el principio de conservación del momento lineal para el análisis de sistemas físicos en interacción. •Identifica cada una de las fuerzas externas que actúan sobre un cuerpo de interés. •Describe diferentes sistemas mecánicos a partir de las leyes de Newton. •Identifica con claridad cuando se tiene una situación de movimiento inminente. •Comprende que el momento angular de un cuerpo se conserva respecto a un punto particular del espacio.
Comprender el concepto de trabajo y su relación con la energía mecánica de un sistema, de tal manera que se puedan describir sistemas conservativos y no conservativos.	Trabajo y Energía •Dependencia funcional de una fuerza: fuerzas que dependen del tiempo y •fuerzas que dependen del desplazamiento. •Impulso (I). •Trabajo (W). •Interpretación geométrica de trabajo. •Energía cinética. •Teorema del trabajo y la energía cinética. •Fuerzas conservativas y su relación con la energía potencial. •Energía mecánica. •Ley de la conservación de la energía mecánica de un sistema. •Sistemas conservativos y no conservativos. •Choques: elásticos e inelásticos. Factor de colisión.	• Identifica con claridad cada una de las fuerzas externas que actúan sobre un sistema físico particular. •Calcula el trabajo neto realizado por un conjunto de fuerzas externas que actúan sobre un sistema. •Utiliza el teorema del trabajo y la energía cinética para obtener información acerca de •cantidades cinemáticas asociadas al movimiento de cada uno de los componentes del sistema. •Comprende la noción de fuerza y sistema conservativo, y lo aplica para el análisis de diferentes sistemas de la naturaleza. •Identifica de acuerdo a sus características, el tipo de choque entre dos ó más cuerpos y aplica el concepto en la solución de problemas.
Describir tanto cinemática como dinámicamente el movimiento más general de un cuerpo en la naturaleza: traslaciones más rotaciones.	Dinámica de un cuerpo rígido •Sistemas de muchas partículas: centro de masa. •Definición de un cuerpo rígido. •Vector torque. •Par de fuerzas ó cupla. •Sistema fuerza-par. •Resultante de un conjunto de fuerzas que actúan sobre un cuerpo rígido. •Momento angular asociado a un cuerpo rígido. •Momento de inercia de un cuerpo rígido. •Ecuación de movimiento para rotaciones. •Movimiento combinado de rotación más traslación. •Energía cinética rotacional. •Energía total de un cuerpo rígido. •Movimiento por rodadura. •Estática de un cuerpo rígido.	•Calcula el centro de masa asociado a una distribución discreta ó continua de masa. •Diferencia entre el modelo de partícula y el modelo de cuerpo rígido. •Calcula el torque producido por una fuerza respecto a un eje que pasa por un punto fijo O. •Calcula el momento de inercia asociado a una distribución discreta ó continua de masa. •Analiza diferentes sistemas físicos que involucran un movimiento combinado de rotación y traslación. •Comprende que el movimiento por rodadura es simplemente un modelo matemático que permite describir el movimiento combinado de rotación y traslación como si se tratara de un movimiento de rotación pura alrededor de un eje instantáneo de rotación. •Establece las condiciones de equilibrio traslacional y rotacional de un sistema.

6. ESTRATEGIAS DIDÁCTICAS / METODOLÓGICAS

Antes de cada sesión de clase, el estudiante debe realizar un estudio detallado de los contenidos que se van a abordar en esa sesión de clase, de tal manera que el aula de clase se convierta en un espacio de discusión en el cual se puedan aclara y afianzar los conceptos estructurados previamente.

En cada sesión, el docente realizará una síntesis de los temas a tratar, que permitirán afianzar los conceptos descritos en la sesión.

En cada sesión de clase, el docente propondrá diferentes situaciones problema que ilustren los diferentes contenidos debatidos en la sesión de clase, los cuales serán desarrollados por el estudiante con la asesoría permanente del docente durante la sesión de clase.

Por cada sesión de clase, el estudiante tendrá acceso a un taller sesión, el cual tendrá una síntesis de los temas a tratar, preguntas y problemas que permitirán incentivar el desarrollo del trabajo independiente.

En esta metodología es primordial que el estudiante haga uso de las asesorías, ya que ellas le permitirán aclarar todas las dudas que no puedan ser esclarecidas en el desarrollo de la sesión de clase.

Adicionalmente, como este es un curso teórico práctico, se debe realizar prácticas de laboratorio.

7. ESTRATEGIAS DE SEGUIMIENTO Y EVALUACIÓN

Para el curso de Física Mecánica se establece la siguiente evaluación:

Se realizarán 3 evaluaciones escritas individuales, que tendrán un valor del 20 % cada una (estas evaluaciones corresponden a los 3 primeros ejes temáticos). (60 %)

Se realizará un examen final del 20 %, el cual únicamente evaluará los contenidos desarrollados en el último eje temático (cabe anotar aquí que el último eje temático recoge en principio todos los conceptos previos, de tal manera que si tiene el carácter de un examen final). (20 %)

Se realizarán prácticas de laboratorio, quices, trabajos, etc, los cuales tendrán una valoración total del 20 %

8. BIBLIOGRAFÍA

Vargas Valencia, Javier, et al. Física mecánica. Conceptos básicos y problemas. Fondo editorial ITM. 2009.

Serway, Raymond A. y Jewett, John W. Física para ciencias e ingeniería. Vol. 1. Sexta edición. Ed. Thomson. México. 2005.

Sears, Francis W. et al. Física universitaria. Vol. 1. Novena edición. Ed. Pearson. México. 1999.

Giancoli, Douglas C. Física: principios con aplicaciones. Cuarta edición. Ed. Prentice-Hall. México. 1997.

Feynman, Richard P. Lectures on Physics. Vol. 1. Ed. Addison Wesley. 1971.

Tipler, Paul A. y Mosca, Gene. Física para la ciencia y la tecnología. Vol. 1. Quinta edición. Ed. Reverté. 2005.

Resnick, R., Halliday, D. y Krane, K. Física. Vol. 1. Compañía editorial continental. 2002.

Gettys, W. E., Keller, F. O. y Skover, M. J. Física clásica y moderna. Ed. Mcgraw Hill S. A. 1984.

Alonso, M. y Finn, E. Física: Mecánica. Vol. 1. Fondo educativo interamericano, S. A. 1976.