guÍa del profesor - inicio | universidad politécnica del valle de … · 2014-07-29 ·...
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INGENIERÍA
INDUSTRIAL
FÍSICA PRE-UNIVERSITARIA
FIS-P-IND
VER-04
II
DIRECTORIO
Lic. Emilio Chuayffet Chemor
Secretario de Educación
Dr. Fernando Serrano Migallón
Subsecretario de Educación Superior
Mtro. Héctor Arreola Soria
Coordinador General de Universidades Tecnológicas y Politécnicas
Dr. Gustavo Flores Fernández
Coordinador de Universidades Politécnicas.
III
PÁGINA LEGAL
Participantes
M. en C. José Antonio Juanico Lorán – Universidad Politécnica del Valle de México.
M. en C. Sergio Antonio Pérez Moo – Universidad Politécnica del Valle de México.
Dr. Noé López Perrusquia – Universidad Politécnica del Valle de México.
M. en C. Marco Antonio Doñu Ruíz – Universidad Politécnica del Valle de México.
Primera Edición: 2014
Número de registro: FPU-002-2014-UPVM.
México, D.F.
ISBN: ENTRAM-2014-CUTP-UPVM.
IV
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................................... 5
PROGRAMA DE ESTUDIOS .........................................................................................................................6
FICHA TÉCNICA............................................................................................................................................7
INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN ..............................................................................................................9
GLOSARIO..................................................................................................................................................13
BIBLIOGRAFÍA ...........................................................................................................................................15
5
INTRODUCCIÓN
La asignatura de Física cero tiene como propósito homogeneizar los conocimientos y
habilidades básicas en física de los alumnos egresados de la educación media superior y
comenzar a incluir tópicos nuevos de nivel universitario que le sirvan de base para cursar la
Licenciatura en Ingeniería Industrial.
La Física es una rama del conocimiento, fundamental que explica la naturaleza del universo
en que vivimos, incluye a la mecánica, la electricidad, la electrónica, la óptica y el
magnetismo, que son la base de la construcción de mecanismos, líneas de producción,
sensores y de muchos procesos de producción, así como de la metrología, que es
fundamental para el control de la calidad. Por tal motivo, el alumno que cursa la
Licenciatura en Ingeniería Industrial requiere conocimientos y habilidades básicas previas
en esta ciencia para que comprenda tanto las asignaturas formales y afines de física que
cursarán durante la carrera, como sus aplicaciones a la industria.
6
PROGRAMA DE ESTUDIOS
PresencialNO
PresencialPresencial
NO
Presencial
Al termino de la unidad, el alumno será capaz
de: • Aplicar la notación científica para
expresar magnitudes sumamente grandes o
muy pequeñas asociándolas a los prefijos
correspondientes. • Efectuar conversiones
entre distintas unidades de medición y
sistemas. • Estimar la precisión y exactitud en
mediciones experimentales.
El alumno realizará las
siguientes actividades:
EC: Resuelve un examen
usando los prefijos de
múltiplos y submúltiplos
para expresar distintas
cantidades. EP: Resuelve
un problemario donde
efectuara distintas
conversiones de unidades
de longitud, tiempo,
volumen, etc. entre los
sistemas métrico e inglés.
ED: Realizara una práctica
donde determinara la
precisión de distintos
instrumentos de medición.
Exposición por parte
del facilitador acerca
de la aplicación de la
notación científica
para expresar
cantidades
astronómicas y
nanométricas.
Planteamiento de
problemas en los
cuales se realizan
conversiones de
unidades.
1.- Instrucción
Programada.
2.-Experiencia
estructurada.
3.- Resolución de
problemas.
4.-Ejercitacion
X X X DiapositivasProyector de
diapositivas12 4 10 4
Documenta
l y de
campo
Lista de
cotejo,
exámenes
escritos,
guía de
observació
n.
Al concluir esta unidad, el alumno será capaz
de:
• Efectuar operaciones entre vectores.
• Resolver problemas de diagrama de cuerpo
libre.
• Resolver problemas simples de fuerzas,
velocidades y aceleraciones de partículas.
• Resolver problemas simples de aceleración
constante: caída libre y movimiento en 2D.
El alumno realizará las
siguientes actividades a lo
largo de la presente
unidad. EC: Resuelve un
problemas de operaciones
entre vectores. EP:
Resolverá un problemario
relacionado con equilibrio
de fuerzas, caída libre y
movimiento de proyectiles.
ED: Realizará una práctica
en la que genera datos
asociados a la trayectoria
de un móvil. ED: Realizará
una práctica en la que
genera datos asociados al
equilibrio de fuerzas.
Exposición por parte
del facilitador para
establecer los
elementos de un
vector y las
operaciones entre
ellos. Planteamiento
de problemas en los
que se predice la
velocidad,
aceleración, posición,
utilizando vectores.
1.- Instrucción
Programada.
2.-Experiencia
estructurada.
3.- Resolución de
problemas.
4.-Ejercitación.
X X X DiapositivasProyector de
diapositivas12 4 11 4
Documenta
l y de
campo
Lista de
cotejo,
exámenes
escritos,
guía de
observació
n.
Al completar la unidad, el alumno será capaz
de:
• Explicar la importancia de los conceptos de
trabajo y energía. •Aplicar las leyes de
conservación de la energía en la resolución de
problemas simples mecánicos.
El alumno realizará en la
presente unidad las
siguientes actividades. EC:
Demuestra con un
cuestionario la importancia
de los conceptos de trabajo
y energía. EP: Realizará un
problemario relacionado
con la aplicación de la ley
de conservación de la
energía. ED: Realiza una
práctica donde determina
de forma experimental el
trabajo mecánico.
Exposición por parte
del facilitador acerca
de los conceptos de
trabajo y energía en
el ámbito ingenieril.
Planteamiento de
problemas de
aplicación de la ley
de conservación de
energía, para
determinar el
trabajo, energía y
fuerza empleada para
cambiar la posición
de un cuerpo.
1.- Instrucción
Programada.
2.-Experiencia
estructurada.
3.- Resolución de
problemas.
4.-Ejercitación
X X X DiapositivasProyector de
diapositivas12 4 11 3
Documenta
l y de
campo
Lista de
cotejo,
exámenes
escritos,
guía de
observació
n.
Al terminar esta unidad, el alumno será capaz
de: • Describir los principios básicos del
movimiento ondulatorio. • Describir las
distintas características de las ondas sonoras.
• Reconocer la naturaleza de la luz. Describir
los principales postulados en óptica
geométrica.
El alumno realizará a lo
largo de la presente unidad
las siguientes actividades.
EC: cuestionario que
demuestra el conocimiento
sobre las Ecuaciones de
Maxwell y su importancia
en la teoría
electromagnética. ED:
Realizará una práctica de
reflexión, refracción e
interferencia.
Exposición por parte
del facilitador para
establecer los
fenómenos
electromagnéticos,
las ecuaciones de
Maxwell, definición
de óptica y sus
postulados básicos.
Resumen.
1.- Instrucción
Programada.
2.-Experiencia
estructurada.
3.- Resolución de
problemas.
4.-Ejercitación.
X X X 12 4 10 3
Documenta
l y de
campo
Lista de
cotejo,
exámenes
escritos,
guía de
observació
n.
U3. Trabajo y Energía
U2. Vectores y Aplicaciones
Básicas
U1. Sistemas de Unidades y
Conversiones
U4. Fundamentos de Ondas
y Óptica
3. Francis Weston Sears, Fundamentos de física, Volumen 3, Ciencia y
técnica, 2a. Edición, Aguilar, 1958.
COMPLEMENTARIABIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS:
120TOTAL HRS. DEL CUATRIMESTRE:
11 de febrero de 2013
Universidad Politécnica del Valle de México
NOMBRE DEL PROGRAMA EDUCATIVO:
OBJETIVO DEL PROGRAMA EDUCATIVO:
NOMBRE DE LA ASIGNATURA:
CLAVE DE LA ASIGNATURA:
OBJETIVO DE LA ASIGNATURA:
Ingeniería en Nanotecnología.
Ofrecer bajo las normas de calidad educativa, la formación de profesionales multidisciplinarios que puedan solucionar los problemas científicos y tecnológicos que existen en las industrias química, electrónica y biomédica, a través de la
Física Pre-Universitaria
FIS-PU
El alumno será capaz de comprender los fenómenos fundamentales de la física clásica y las leyes que los rigen para relacionarlos posteriormente con las demás asignaturas de física y las aplicaciones de la nanociencia y la nanotecnología
UNIVERSIDADES PARTICIPANTES:
EVIDENCIAS
TECNICAS SUGERIDAS
UNIDADES DE
APRENDIZAJERESULTADOS DE APRENDIZAJE
MOVILIDAD
PRÁCTIC
A
OTRO
PRO
YECTO
R
TÉCNICA
IO
TEÓRICA PRÁCTICA
PROGRAMA DE ESTUDIO
DATOS GENERALES
AU
LA
LABO
RATO
RIO
MATERIALES
REQUERIDOSPARA EL APRENDIZAJE
(ALUMNO)
ESTRATEGIA DE APRENDIZAJE EVALUACIÓN
OBSERVACIÓNINSTRU-
MENTO
PARA LA ENSEÑANZA
(PROFESOR)
EQUIPOS
REQUERIDOS
TOTAL DE HORAS
CONTENIDOS PARA LA FORMACIÓN
FECHA DE EMISIÓN:
1. Robert Resnick. Fundamentos de Física, Volumen 1, 8a. Edición, Grupo Editorial Patria,
2009. ISBN: 9789708172080.
2. Francis W. Sears, Física Universitaria Volumen 1, Editorial Pearson, 2009, ISBN:
9786074422887.
1. Richard P. Feynman, Robert B. Leighton, Matthew Sands, Murray F. Foss,
Física, Volumen 1. Addison-Wesley Iberoamericana, 1987. ISBN
0201066211.
2. Marcelo Alonso; Edward J. Finn, Física: Mecánica, Volumen 1, Fondo Educativo
Interamericano, 1986, ISBN: 968-6630-01-5.
3. Marcelo Alonso; Edward J. Finn, Física: Mecánica, Volumen 1, Fondo Educativo
Interamericano, 1986, ISBN: 968-6630-01-5.
4 Raymond A. Serway, Fundamentos de Física. Vol.1, Editorial Cencage Learning, 2009,
ISBN: 9786074810202.
4. F. P. Beer, E. R. Johnston, Eisenberg, Mecánica Vectorial para Ingenieros, Estática,
McGraw-Hill, 2005.
7
FICHA TÉCNICA
NOMBRE DE LA ASIGNATURA
Nombre: Física 0
Clave: PVM-FP0
Justificación:
La falta de homogeneidad en los conocimientos de física preuniversitaria en
los alumnos de nuevo ingreso hace necesario reafirmar los conocimientos
básicos de esta ciencia para poder entender las asignaturas posteriores de
física, junto con aquellas materias relacionadas y aplicaciones de la
nanotecnología.
Objetivo:
El alumno será capaz de comprender los fenómenos fundamentales de la
física clásica y las leyes que los rigen, para relacionarlos posteriormente con
las demás asignaturas de física y sus aplicaciones en nanociencia y la
nanotecnología.
Habilidades:
* Desarrollar habilidades en la resolución de problemas.
* Adquirir hábitos de pensamiento crítico y creativo ante problemas o
situaciones nuevas.
* Saber expresar en lenguaje técnico un resultado, un proceso o una
idea de ciencia.
* Desarrollar la relación que existe entre el conocimiento de física con la
investigación y desarrollo de la nanotecnología.
Competencias
genéricas a
desarrollar:
Capacidad de abstracción, análisis, y creatividad en la resolución de
problemas. Trabajo en equipo. Manejo de lenguaje técnico y científico.
Capacidades a desarrollar en la asignatura Competencias a las que contribuye la
asignatura
El alumno adquiere o perfecciona las
capacidades de:
Aplicar la notación científica para expresar
magnitudes sumamente grandes o muy
pequeñas asociándolas a los prefijos
correspondientes. •
Efectuar conversiones entre distintas
unidades de medición y sistemas.
• Efectuar operaciones entre vectores.
• Resolver problemas de diagrama de
Capacidad de abstracción, análisis,
resolución de problemas y trabajo en
equipo.
Capacidad de meta-aprendizaje en el área
de física.
8
cuerpo libre. • Resolver problemas simples
de fuerzas, velocidades y aceleraciones de
partículas.
Explicar la importancia de los conceptos de
trabajo y energía.
•Aplicar las leyes de conservación de la
energía en la resolución de problemas
simples mecánicos.
Describir los principios básicos de la teoría
electromagnética. • Describir los
distintos fenómenos electromagnéticos y
su relación con las ecuaciones de Maxwell.
• Establecer la relación del
electromagnetismo y la óptica.
Reconocerá los principales postulados en
óptica.
Estimación de tiempo
(horas) necesario para
transmitir el aprendizaje al
alumno, por Unidad de
Aprendizaje:
Unidades de aprendizaje
HORAS TEORÍA HORAS PRÁCTICA
Presencial No
Presencial Presencial
No
Presencial
Sistema de unidades y
conversiones
CINEMÁTICA
12 4 10 4
Vectores y aplicaciones
básicas
12 4 11 4
Trabajo y energía
12 4 11 3
Fundamentos de ondas y
óptica
12 4 10 3
Total de horas por
cuatrimestre: 120
Total de horas por semana: 6
Créditos: NA
9
UNIVERSIDAD POLITECNICA DEL VALLE DE MÉXICO:
DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN.
Nombre del Alumno:
Matrícula: Firma del alumno:
Producto:
Nombre del Proyecto: Fecha:
Asignatura: Física 0
Periodo Cuatrimestral:
Nombre del Docente:
Firma del Docente.
INSTRUCCIONES
Revisar las actividades que se solicitan y marquen en los apartados “SI” cuando la evidencia se cumple; en caso contrario marque “NO”.
En la columna “OBSERVACIONES” indicaciones que pueden ayudar al alumno a saber cuáles son las condiciones no cumplidas, si fuese
necesario.
Valor del reactivo Características a cumplir
CUMPLE
OBSERVACIONES
SI NO
0-50% Procedimiento de resolución del ejercicio o planteamiento del problema
0-50% Solución correcta del ejercicio o problema
100% CALIFICACION
INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN
Lista de cotejo para problemarios
10
Nombre de la asignatura: Física, Plan 0
Nombre de la Unidad de
Aprendizaje: Sistema de unidades y conversiones.
Nombre de la práctica o
proyecto: Mediciones
Número: 1 Duración (horas) : 3
Resultado de
aprendizaje:
El alumno operará los instrumentos de medición básicos de longitud, masa
y tiempo y realizará las conversiones en distintas unidades.
Requerimientos (Material
o equipo): Micrómetro, Cronómetro y Balanzas.
Actividades a desarrollar en la práctica:
1. Medición de longitud con micrómetro.
2. Medición de masa con balanzas.
3. Medición de tiempo con cronómetro.
Evidencias a las que contribuye el desarrollo de la práctica:
1. Bitácora.
2. Reporte de laboratorio.
3. Cuestionario.
4. Fotografías.
INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN
Problemario Unidad 1
11
Nombre de la asignatura: Física, Plan 0
Nombre de la Unidad de
Aprendizaje: Vectores y aplicaciones básicas
Nombre de la práctica o
proyecto: Ley de Hooke
Número: 2 Duración (horas) : 3
Resultado de
aprendizaje:
El alumno trazara experimentalmente una trayectoria parabólica a partir
de la cual obtendrá su correspondiente ecuación.
Requerimientos (Material
o equipo):
Regla, soporte universal, tablas de madera, papel calca, papel, canica o
balín, transportador.
Actividades a desarrollar en la práctica:
1. Armar el dispositivo experimental.
2. Dejar caer el balín hasta estrellarse con la madera.
3. Obtener los datos correspondientes a la distancia vertical y horizontal recorrida por la canica.
4. Tabular datos.
5. Análisis de datos mediante Excel, origin u otro programa de análisis de datos..
6. Determinación de la velocidad y del ángulo del balín
Evidencias a las que contribuye el desarrollo de la práctica:
1. Bitácora.
2. Reporte de laboratorio.
3. Cuestionario.
4. Fotografías.
INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN
Problemario Unidad 2
12
Nombre de la asignatura: Física, Plan 0
Nombre de la Unidad de
Aprendizaje: Trabajo y energía.
Nombre de la práctica o
proyecto: Equilibrio del Cuerpo Puntual
Número: 3 Duración (horas) : 3
Resultado de
aprendizaje: El alumno comprenderá y calculará el equilibrio de cuerpo puntual.
Requerimientos (Material
o equipo): Tabla, Dinamómetros, Transportador, marco de pesas, cuerda.
Actividades a desarrollar en la práctica:
1. Armar un sistema de una masa atada a dos cuerdas con dinamómetros.
2. Medir los ángulos de las cuerdas respecto a la horizontal y la fuerza de tensión en ellas.
3. Calcular teóricamente las el trabajo efectuado por las tensiones y comparar con el resultado
real.
Evidencias a las que contribuye el desarrollo de la práctica:
1. Bitácora.
2. Reporte de laboratorio.
3. Cuestionario.
4. Fotografías.
INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN
Problemario Unidad 3
13
Nombre de la asignatura: Física, Plan 0
Nombre de la Unidad de
Aprendizaje: Fundamentos de electromagnetismo y óptica.
Nombre de la práctica o
proyecto: Análisis de Ondas Estacionarias.
Número: 4 Duración (horas) : 3
Resultado de
aprendizaje: El alumno calculará la velocidad local del sonido.
Requerimientos (Material
o equipo):
Tubo de policarbonato o acrílico, flexómetro, depósito de agua, manguera,
juego de diapasones.
Actividades a desarrollar en la práctica:
1. Armar un sistema de tubo cerrado por debajo para introducir agua por nivel de depósito.
2. Medir los nodos de resonancia de sonido del diapasón.
3. Calcular experimentalmente la velocidad local del sonido.
Evidencias a las que contribuye el desarrollo de la práctica:
1. Bitácora.
2. Reporte de laboratorio.
3. Cuestionario.
4. Fotografías.
INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN
Problemario Unidad 4
14
GLOSARIO
Cinemática.- Cinemática es la parte de la física que estudia el movimiento de los cuerpos,
aunque sin interesarse por las causas que originan dicho movimiento. Un estudio de las
causas que lo originan es lo que se conoce como Dinámica.
Dimensión.- Cantidad o calidad de determinarse por comparación con un estándar.
Energía.- Es la capacidad que tiene un objeto o sustancia para llevar a cabo un trabajo.
Física.- La ciencia de la materia y la energía y de las interacciones entre ambas, agrupados
en los ámbitos tradicionales como la mecánica, acústica, óptica, la termodinámica y el
electromagnetismo, así como en las extensiones modernas, como la física atómica y
nuclear, criogenia, física del estado sólido, física de partículas y física de plasmas.
Fuerza.- Es la magnitud vectorial por la cual un cuerpo tiende a cambiar su estado de
movimiento, o bien, a deformarse.
Medición: Es el resultado de la comparación cuantitativa de una variable de un fenómeno o
situación con un patrón pre-establecido, el cual debe ser estable, reproducible y
universalmente conocido y aceptado.
Metrología: Ciencia de las mediciones, comprende todos los aspectos tanto teóricos como
prácticos referentes a las mediciones" (Vocabulario Internacional de Términos Básicos y
Generales en Metrología, VIM).
Onda.- Es una perturbación del medio (líquido, gas o sólido) que se propaga.
Óptica.- Es el estudio de la luz (incluyendo la región UV e IR), de la manera como es emitida
por los cuerpos, de la forma en la que se propaga a través de los medios transparentes y
de la forma en que es absorbida por otros cuerpos.
Vector.- Una cantidad, como la velocidad, completamente especificada por una magnitud y
una dirección.
15
BIBLIOGRAFÍA
Básica
1. Robert Resnick. Fundamentos de Física, Volumen 1, 8a. Edición, Grupo Editorial
Patria, 2009. ISBN: 9789708172080.
2. Francis W. Sears, Física Universitaria Volumen 1, Editorial Pearson, 2009, ISBN:
9786074422887.
3. Raymond A. Serway, Fundamentos de Física. Vol.1, Editorial Cencage Learning,
2009, ISBN: 9786074810202.
4. Paul E. Tippens, Física: Conceptos y Aplicaciones, 3a. Edición, McGraw-Hill, 1996,
ISBN: 9701012984.
5. Marcelo Alonso; Edward J. Finn, Física: Mecánica, Volumen 1, Fondo Educativo
Interamericano, 1986, ISBN: 968-6630-01-5.
Complementaria
1. Richard P. Feynman, Robert B. Leighton, Matthew Sands, Murray F. Foss, Física,
Volumen 1. Addison-Wesley Iberoamericana, 1987. ISBN 0201066211.
2. Francis Weston Sears, Fundamentos de física, Volumen 3, Ciencia y técnica, 2a.
Edición, Aguilar, 1958.
3. F. P. Beer, E. R. Johnston, Eisenberg, Mecánica Vectorial para Ingenieros, Estática,
McGraw-Hill, 2005.
4. F. P. Beer, E. R. Johnston, Eisenberg, Mecánica Vectorial para Ingenieros, Dinámica,
McGraw-Hill, 2005.
16
Sitios Web
1. Curso de Física del MIT, Physics I: Classical Mechanics, Prof. Walter Lewin:
http://ocw.mit.edu/courses/physics/8-01-physics-i-classical-mechanics-fall-1999/.
2. Curso de Física, STS.042J / 8.225J Einstein, Oppenheimer, Feynman: La física en el
siglo XX. Otoño 2002, MIT: http://mit.ocw.universia.net/STS.042J/OcwWeb/Science--
Technology--and-Society/STS-042JEinstein--Oppenheimer--Feynman--Physics-in-the-
20th-CenturyFall2002/CourseHome/index.htm
3. Curso con Videos, 24-Lecture Course: Fundamentals of Physics, Virtual Professors:
http://www.virtualprofessors.com/fundamentals-of-physics-yale-ramamurti-shanka
4. Curso de Mecánica Clásica, En línea, Ing. Juan Ocáriz Castelazo: http://dcb.fi-
c.unam.mx/users/juanoc/
5. Academia Khan, instituto en línea: http://www.khanacademy.org/.
6. Hyoperphysics, Georgia University, Department of Physics and Astronomy.