FO.ES.D.01

SÍLABO

MATERIA: FÍSICA ICódigo: BF2024Carrera: INGENIERIA

Prerrequisito(s): Cálculo infinitesimalDuración (en horas aula y créditos): 4 términos – 4 créditos

Horario: 14:30 – 16:30Aula:

Nombre del docente:E-mail del docente:

Lugar y horario de atención a estudiantes:

I. Justificación

La mecánica clásica permite a los estudiantes desarrollar hábitos de razonamiento lógico que necesitarán para comprender a la física y les permite adquirir conocimientos que les serán útiles en otras disciplinas.Para estudiar y comprender bien la física el estudiante de ingeniería necesita aprender a aprender, aprender a pensar y utilizar el método científico para la solución creativa de problemas de aplicación.

II. Objetivos Generales

Dotar al estudiante de ingeniería una visión clara, lógica de los principios básicos de la mecánica clásica, sus fenómenos fundamentales y sus leyes de conservación, a partir de la solución de problemas y verificación en el laboratorio a un nivel reproductivo – aplicativo.

III. Contenido de la materia

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SÍLABOUnidad I : Movimiento de las partículas Horas Aula : 12Contenidos:

Posición, desplazamiento, velocidad, aceleración y tiempo. Definición de velociodad y rapidez medias y, velocidad y rapidez instantáneas. El concepto de aceleración. Estudio del movimiento en una dimensión: . Estudio del movimiento plano en coordenadas polares. Movimientos: Uniforme, parabólico y circular.

Laboratorio : Teoría de errores . Determinación de la aceleración de la gravedad.

Objetivos específicos: Al finalizar esta unidad, el estudiante habrá desarrollado las siguientes competencias:

Conocer las definiciones de desplazamiento, velocidad y aceleración mediante el estudio y análisis del movimiento de los cuerpos , de manera aplicativa por medio de la utilización de las ecuaciones de movimiento.

Determinar la velocidad instantánea, la aceleración instantánea por medio del cálculo diferencial e integral y por análisis de gráficas que describen el movimiento de los cuerpos, de manera aplicativa.

Conocer las ecuaciones importantes que relacionan el desplazamiento, la velocidad, la aceleración y el tiempo cuando la aceleración es constante y usarlas en al resolución de problemas, a nivel reproductivo.

Resolver problemas de desplazamiento de una partícula en una curva de y las variaciones de

velocidad de una partícula en una curva de a partir de las áreas encerradas bajo las mismas, de manera productiva.

Explicar las velocidades relativas para expresar la velocidad de una partícula respecto a un sistema de coordenadas, el cual se mueve respecto a otro sistema distinto, a través de observación experimental, a nivel reproductivo – aplicativo.

Describir que en el movimiento de proyectiles los movimientos horizontal y vertical son independientes y ser capaz de resolver problemas utilizando este hecho, a través de ejemplos , a un nivel de familiarización.

Describir que cuando una partícula se mueve en un círculo con rapidez constante, posee una

aceleración centrípeta de magnitud , dirigida hacia el centro del círculo, mediante el desarrollo de

ejemplos en que se resuelven problemas, a un nivel de familiarización – aplicativo.

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SÍLABOUnidad II : Leyes de Newton.Horas Aula: 12Contenidos:

El concepto de fuerza. Conexión entre fuerza y movimiento. Formulación de las Leyes de Newton. Fuerzas de rozamiento: estáticas y cinéticas. Las pseudofuerzas en sistemas dinámicos acelerados. Fuerza centrípeta y fuerza centrifuga. Solución al problema con fuerzas que dependen de la velocidad.

Laboratorio : Aplicaciones de la segunda ley de Newton.

Objetivos específicos: Al finalizar esta unidad, el estudiante habrá desarrollado las siguientes competencias:

Establecer las definiciones de fuerza y masa y aplicar las leyes de Newton del movimiento, a partir de la solución en problemas de aplicación, a un nivel aplicativo.

Identificar que la fuerza de fricción estática máxima y la fuerza de fricción cinética son proporcionales a la fuerza normal entre las superficies, a través de ejemplos, a nivel reproductivo.

Mostrar la aplicación de las leyes de Newton a la resolución de los problemas en los que existen fuerzas de rozamiento, a partir de la solución de problemas, a nivel aplicativo.

Mostrar la aplicación de las leyes de Newton a los problemas que relacionan dos o más cuerpos, mediante el laboratorio , a nivel aplicativo.

Establecer cualitativamente el uso de las leyes de Newton sobre las fuerzas ficticias que surgen en los sistemas no inerciales, a partir de ejemplos, a nivel reproductivo.

Unidad III : Enfoque del trabajo y la energía.Horas Aula: 10Contenidos:

El concepto de trabajo mecánico. Trabajo realizado por fuerzas constantes y fuerzas variables. Trabajo realizado por la gravedad y por resortes. Principio del trabajo y la energía cinética. Trabajo y energía potencial. Teorema Trabajo – Energía. Potencia y eficiencia. Fuerzas conservativas y no conservativas. Conservación de la energía mecánica.

Laboratorio : Conservación de la Energía

Objetivos específicos: Al finalizar esta unidad, el estudiante habrá desarrollado las siguientes competencias:

Establecer las definiciones de trabajo, energía cinética, energía potencial y potencia, mediante ejemplos , a nivel aplicativo.

Distinguir entre fuerzas conservativas y no conservativas y conocer el criterio que se sigue para determinar si una fuerza es conservativa, a tras de la experimentación, a nivel aplicativo.

Determinar la función energía – potencial a partir de una determinada fuerza conservativa en función de la posición, a nivel reproductivo.

Establecer la ley de la conservación de la energía mecánica, a través de la resolución de problemas, a nivel reproductivo-aplicativo.

Establecer el teorema del trabajo – energía mediante la resolución de problemas, de manera productiva.

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SÍLABOUnidad IV : Enfoque de la Cantidad de Movimiento.Horas Aula: 10Contenidos:

Los conceptos de Momento Lineal e Impulso. Conservación de la cantidad de movimiento lineal para dos partículas. Colisiones elásticas e inelásticas. Coeficiente de restitución. Impactos centrales e impactos oblicuos. Estrategias para resolver problemas de colisiones. Cantidad de movimiento angular. Variación de la cantidad de movimiento angular con respecto al tiempo. Torque sobre una partícula.

Laboratorio : Colisiones Elásticas; Colisiones Inelásticas.

Objetivos específicos: Al finalizar esta unidad, el estudiante habrá desarrollado las siguientes competencias:

Determinar el centro de masas de un sistema de partículas discretas y de un cuerpo continuo, a partir de la definición, a nivel de familiarización.

Establecer la segunda ley de Newton para un sistema de partículas, mediante la solución de problemas , a nivel reproductivo-aplicativo.

Utilizar la ley de conservación del momento lineal , a través de resolución de problemas, a nivel aplicativo.

Establecer que la energía cinética de un sistema puede expresarse como la suma de la energía cinética del movimiento del centro de masas y la energía cinética del movimiento relativo al centro de masas, mediante el laboratorio, a nivel reproductivo-aplicativo

Resolver problemas de choques elásticos e inelásticos, a partir de ejemplos, a nivel de familiarización. Utilizar las leyes de Newton al movimiento de cohetes, mediante la deducción de la ecuación del

movimiento de un cohete, a nivel aplicativo.

Unidad V : Dinámica rotacional de los cuerpos rígidos.Horas Aula: 10Contenidos:

Rotación de un cuerpo rígido. Momento de inercia. Determinación de momentos de Inercia. Teoremas: de los ejes paralelos y de la figura plana. Equilibrio de los cuerpos rígidos. Energía cinética rotacional. Trabajo y potencia. Rotación y traslación combinadas. Rodadura. Momento angular y torque. Conservación del momento angular. Giróscopos y trompos.

Objetivos específicos: Al finalizar esta unidad, el estudiante habrá desarrollado las siguientes competencias:

Establecer las definiciones de velocidad angular, aceleración angular y momento de inercia, a partir de la descripción del movimiento rotacional, a nivel de familiarización.

Utilizar la segunda ley de Newton aplicada al movimiento rotacional, en base de resolución de problemas, a nivel aplicativo.

Calcular los momentos de inercia en distribuciones de masas discretas o continuas, a partir de la definición, a nivel reproductivo

Conocer la condición para que se produzca rotación sin deslizamiento, a partir de aplicaciones en la resolución de problemas sobre traslación y rotación, a nivel reproductivo-aplicativo.

Analizar cualitativamente el movimiento de un giróscopo, en base a ejemplos, a nivel de familiarización. Enunciar las dos condiciones del equilibrio, mediante la resolución de problemas, a nivel reproductivo-

aplicativo. Establecer los equilibrios estable, inestable e indiferente, a partir de ejemplos, a nivel de familiarización.

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SÍLABOUnidad VI: Vibraciones mecánicasHoras Aula: 10Contenidos:

Movimiento armónico simple. Vibraciones libres no amortiguadas de partículas. Vibraciones no amortiguadas de cuerpos rígidos. Solución a problemas por el método fundamental y por método de la energía. Vibraciones forzadas no amortiguadas. Resonancia. Amortiguación de vibraciones. Aplicaciones.

Objetivos específicos: Al finalizar esta unidad, el estudiante habrá desarrollado las siguientes competencias:

Establecer las características generales del movimiento armónico simple, mediante la aplicación de la segunda ley de Newton, a partir de planteamientos de problemas resueltos en clase y propuestos en la practica, a nivel reproductivo.

Describir la relación existente entre el movimiento armónico simple y el movimiento circular uniforme, a través de ejemplos aplicativos periódicos discutidos en la clase y propuestos en la práctica, a nivel reproductivo-aplicativo

Describir el movimiento de un oscilador amortiguado, mediante el análisis de problemas, a nivel aplicativo.

IV. Metodología

Se basa en el método de aprendizaje interactivo. Para ello, cada estudiante debe tener material de estudio preparado para la asignatura y estudiar el capítulo o tema para cada día.

Durante la clase, el docente facilitará el contenido especificado para el día, con la resolución de ejemplos y problemas, para que el estudiante pueda aprender el tema. El estudiante seguirá la explicación del docente en su texto, preguntando lo que no entienda y resolviendo los problemas propuestos aplicando la teoría a la solución de cada práctica.

Al final de cada clase, se tendrá una sesión basada en el método de aprendizaje colaborativo, en la cual los estudiantes formarán grupos para aplicar los conceptos aprendidos en la resolución de problemas y ejercicios, desarrollando además el compañerismo, colaboración y ayuda mutua. De esta manera, el docente podrá atender las dudas de los estudiantes y detectar errores antes de la evaluación parcial y de pasar a otro unidad.

Además de las prácticas en grupos, los estudiantes tienen en su texto guía otros problemas para su estudio personal en cada unidad.

Se realizarán prácticas de laboratorio para fijar y verificar las leyes del movimiento de Newton.

V. Evaluación

Tipo de evaluaciones y valor que tiene cada una de ellas sobre las calificaciones parciales y final.

La evaluación será procesual, estará presente durante todo el proceso docente educativo. Se evalúa la participación en la clase, la participación grupal, la presentación de los problemas asignados del texto guía, la solución del examen y la realización del laboratorio.

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SÍLABO Las ponderaciones se realizarán de la siguiente manera:

Primer parcial 20% de la nota final 24 de MayoSegundo parcial 20% de la nota final 7 de JunioTercer parcial 20% de la nota final 14 de JunioExamen final 40% de la nota final 17 de Junio

VI. Cronograma de actividades de la materia (Avance del programa, evaluaciones y actividades extra – aula si corresponde).

MAYO JUNIO9 10 11 12 13 16 17 18 19 20 23 24 25 26 27 30 31 1 2 3 6 7 8 9 10 13 14 15 16 17 20 21 22

U.IU.IIU.IIIU.IVU.VU.VILAB.

VI. Disposiciones Generales

Asistencia y puntualidad: La asistencia es obligatoria en todas las clases. Los casos de ausencia a clase o inasistencia a

exámenes se rigen por lo dispuesto en el Reglamento Estudiantil de la Universidad. La materia se inicia a la hora programada. No existe tiempo de tolerancia para ingresar con atraso.

Comportamiento en el aula: En la primera parte de la clase, el docente facilitara a los estudiantes el aprendizaje del tema

programado para el día. En la segunda parte de la clase, los estudiantes con la guía del facilitador, trabajaran en grupos de

forma colaborativa con sus compañeros y presentaran su trabajo al finalizar.

Responsabilidades del estudiante: Traer para cada clase: calculadora, silabo y texto. Debe ser puntual. Se espera 5 minutos. Después de ese tiempo no podrá entrar a la clase. Estudiar por lo menos 2 horas cada día. La realización del laboratorio es de carácter ineludible.

Compromiso del(la) docente:El(la) docente se compromete a:

El docente se compromete cumplir con todo lo establecido en la UPB. Facilitar a los estudiantes en todo lo que le soliciten.

Otras disposiciones: Se programara en coordinación con los estudiantes la proyección de videos relacionados con el tema

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SÍLABOque se está avanzado de la asignatura.

VIII. Bibliografía

Bibliografía BásicaExiste en

Biblioteca UPB

Serway, Beichner, Física, Vol. I, %ta, McGraw-Hill,2002. SíLecturas seleccionadas para cada Unidad Didáctica disponibles en el Internet

Bibliografía Complementaria

Resnick, Halliday y Krane, Física, Vol. 1, CECSA SíAlonso y Finn, Física, Addison – Wesley Iberoamericana.Fishbane,Gasiorowicz & Thornton, Física para Ciencias e Ingeniería, Vol. 1, Prentice-Hall.Feynman, Leigghton y Sands, Lectures on Physics, Vol. 1, Fondo Educativo Interamericano.

En fecha 15/Abril/05 en el Campus de la ciudad de La PazDr. Silverio Chávez RíosJefe(a) de la Carrera de Ing. Mgr. Oscar ValdiviesoCERTIFICA ESTE SÍLABO COMO OFICIAL DE LA MATERIA PARA EL SEMESTRE: PRIMERO 2005

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