Física II 7 final.pdf

1.- DATOS DE LA ASIGNATURANombre de la asignatura:Carrera:Clave de la asignatura:Horas teoría-horas práctica-créditosFísica IIIngeniería MecánicaMCT - 05132 – 3 – 72.- HISTORIA DEL PROGRAMALugar y fecha deelaboración o revisiónInstituto Tecnológico deCuliacán del 14 al 18de Junio de 2004Instituto Tecnológico deHermosillo y MoreliaInstituto Tecnológico dePachuca del 8 al 12 denoviembre de 2004.ParticipantesRepresentantes de lasacademias deIngeniería Mecánica delosInstitutosTecnológicos.Academia de IngenieríaMecánica.ComitédeConsolidación de lacarrera de IngenieríaMecánica.Observaciones(cambios y justificación)Reunión Nacional deEvaluación Curricular de laCarrera de IngenieríaMecánica.Análisis y enriquecimiento delas propuestas de losprogramas diseñados en lareunión nacional deevaluaciónDefinición de los programasde estudio de la carrera deIngeniería Mecánica .3.- UBICACIÓN DE LA ASIGNATURAa).- Relación con otras asignaturas del plan de estudio

AnterioresPosterioresAsignaturas Temas Asignaturas TemasFísica iEquilibrio de la Mecanismos Análisis cinemáticopartículade mecanismosSistemasplanaresequivalentes deAnálisis de fuerzasfuerzasy pares enAnálisis estructuralmecanismos tipode sistemasmecánicosTermodinámica Conceptos básicosPrimera ley de laMatemáticas ItermodinámicaMatemáticas IIMatemáticas IIIFuncionesDerivadasAplicaciones de laderivadaDiferencialesIntegralesindefinidas ymétodos deintegraciónIntegral definidaAplicaciones de laintegralVectoresVibracionesmecánicasCinemática de lavibraciónVibración libre desistemas de ungrado de libertadSistemas de ungrado de libertadcon excitaciónarmónicaBalanceo derotoresSistemas de ungrado de libertadcon excitaciónarbitrariaSistemas de variosgrados de libertadMecánicamateriales IIDiseño IDiseño IIdeMétodosEnergéticosTeorías y criteriosde falla por cargasdinámicasEjes y volantesb).- Aportación de la asignatura al perfil del egresado• Utilizar el pensamiento creativo y critico en la solución de problemas y en latoma de decisiones, relacionados con su ámbito profesional

• Formular y desarrollar modelos matemáticos para simular procesos haciendouso de herramientas computacionales y experimentales.4.- OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSOAnalizará el movimiento de partículas y cuerpos rígidos, determinará lascaracterísticas del mismo y sus interacciones físicas con el medio.5.- TEMARIOUnidad Temas Subtemas1 Cinemática de partículas 1.1 Desplazamiento, velocidad yaceleración1.2 Movimiento rectilíneo uniforme1.3 Movimiento rectilíneo uniformementeacelerado1.4 Movimiento de varias partículas(dependiente y relativo)1.5 Movimiento curvilíneo1.5.1 Vectores de posición, velocidad yaceleración1.5.2 Componentes rectangulares1.5.3 Componente tangencial y normal1.5.4 Componente radial y transversal2 Cinética de partículas 2.3 Segunda Ley de Newton delmovimiento2.3.1 Sistemas de unidades2.3.2 Ecuaciones del movimiento2.3.3 Planteamiento de la solución deproblemas2.4 Métodos del trabajo y la energía2.2.1 Trabajo de una fuerza2.2.2 Energía potencial y trabajo2.2.3 Energía cinética. Principio deltrabajo y la energía2.2.4 Potencia y eficiencia2.2.5 Aplicaciones2.2.6 Principio de la conservación de laenergía2.5 Principio del impulso y la cantidad demovimiento para un sistema de

partículas3 Cinemática de un cuerporígido4 Cinética de cuerpos rígidosen movimiento plano3.1 Traslación3.2 Rotación alrededor de un eje fijo3.3 Movimiento plano general.4.1 Introducción4.2 Ecuaciones de movimiento de uncuerpo rígido4.3 Movimiento angular de un cuerporígido en el plano4.4 Movimiento plano de un cuerpo rígido4.4.1 Principio de D`Alembert4.4.2 Traslación, rotación centroidal ymovimiento general4.5 Principio de trabajo y energía para uncuerpo rígido6.- APRENDIZAJES REQUERIDOS• Cálculo diferencial y cálculo integral básicos.• Cálculo vectorial.• Leyes de Newton.• Coordenadas cartesianas, polares y cilíndricas.• Diagrama de partícula y cuerpo libres.• Ecuaciones de equilibrio.• Software relacionado con la asignatura.7.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS• Formar equipos de trabajo para realizar investigación documental de lostemas relacionados con al asignatura.• Resolver problemas extraclase.• Resolver ejercicios en el aula.• Asistir a eventos académicos como conferencias, seminarios, mesasredondas, congresos y concursos relacionados con la dinámica.• Establecer talleres de solución de problemas.• Utilizar software educativo.

8.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN• Evaluación diagnóstica sobre conocimientos previos.• Evaluación escrita por unidad.• Trabajos de investigación.• Exposición en clases.• Elaborar problemas tipo.• Autoevaluación.9.- UNIDADES DE APRENDIZAJEUnidad 1.- Cinemática de la partículaObjetivoEducacionalCalculará la posición,la velocidad, laaceleración y ladistancia totalrecorrida de unapartícula, en cualquierinstante de tiempo, enuna y dosdimensiones.Actividades de Aprendizaje• Obtener las ecuaciones de velocidad yaceleración dentro de un marco dereferencia, usando el cálculo diferencialpara resolver problemas, si la aceleraciónes función del tiempo, de la posición o dela velocidad.• Resolver problemas cinemáticos conayuda del método gráfico• Determinar el movimiento de un proyectil apartir de las ecuaciones básicas de losmovimientos uniformemente acelerado yrectilíneo uniforme como unasuperposición• Determinar los vectores de velocidad yaceleración a partir del vector de posiciónde una partícula que se mueve en unatrayectoria curva• Analizar los aspectos físicos delmovimiento de una partícula en unatrayectoria curva• Descomponer en el movimiento curvilíneola velocidad y la aceleración en suscomponentes: tangencial y normal, radial ytransversal, para resolver problemascinemáticosFuentes deInformación1, 2, 3, 4, 5

Unidad 2.- Cinética de la partículaObjetivoEducacionalAnalizará lasrelaciones que existenentre las fuerzas, eldesplazamiento, lasvelocidades y lasaceleraciones departículas y masas,mediante la segundaLey de Newton y elconcepto de trabajo yenergía.Actividades de Aprendizaje• Definir y comprender las Leyes de Newton,para obtener las ecuaciones demovimiento que aplicará a problemasmecánicos• Analizar los diferentes sistemas deunidades que se puede utilizar en lasegunda Ley de Newton• Analizar las expresiones vectoriales yescalares de las ecuaciones delmovimiento expresadas en suscomponentes rectangulares, normales ytangenciales, radiales y transversales pararesolver problemas del movimientocurvilíneo• Deducir la metodología para resolverproblemas de cinética de partículas• Definir el trabajo de una fuerza que actúasobre una partícula• Deducir el concepto de energía potencialpara sistemas gravitacionales y elásticos• Definir la energía cinética de una partículabasados en la segunda Ley de NewtonFuentes deInformación1, 2, 3, 4, 5Unidad 3.- Cinética de sistemas de partículasObjetivoEducacionalGeneralizará lasecuaciones yprincipios delmovimiento de lapartícula almovimiento desistemas de partículasy presentará losfundamentos desistemas de partículasdiscretas y continuasActividades de Aprendizaje• Extender la segunda Ley de Newton delmovimiento para aplicarlo a un sistema departículas• Definir la cantidad de movimiento lineal L ymovimiento angular Ho de un sistema departículas como la suma de las cantidadesde movimiento de las partículas• Aplicar el concepto de movimiento lineal yangular de un sistema de partículas conrespecto a su centro de masa• Presentar las ecuaciones de laconservación de la cantidad de movimientototal lineal y angular para un sistema deFuentes deInformación1, 2, 3, 4, 5

partículas consideradas como un todo• Deducir la ecuación de energía cinéticaaplicada a un sistema de partículas,considerando el centro de masa delsistema y el movimiento del sistemarelativo a un sistema de referencia enmovimiento, fijo en un punto• Describir los métodos para analizar elmovimiento impulsivo de sistemas departículasUnidad 4.- Cinemática de un cuerpo rígidoObjetivoEducacionalAnalizará lasrelaciones que existenentre el tiempo, lasposiciones, lasvelocidades y lasaceleraciones de lasdiversas partículasque forman un cuerporígido, considerandolos diferentes tipos demovimientosActividades de Aprendizaje• Obtener las ecuaciones básicas paraanalizar la traslación o rotación de uncuerpo rígido, poniendo un interésparticular en las ecuaciones de velocidad yaceleración absoluta de una partícula enun cuerpo rígido• Obtener las ecuaciones cinemáticas parael caso de coordenada angular, velocidady aceleración angular• Aplicar los métodos analíticos paraanalizar las velocidades en movimientoplano general• Describir el concepto y las propiedadesimportantes del centro instantáneo derotación• Analizar mediante ejemplos el concepto delas aceleraciones en el movimiento planogeneral, indicando el significado físico y lascaracterísticas matemáticas de lascomponentes individuales de laaceleración general• Hacer la generalización de las ecuacionesdel movimiento en un plano al movimientoen el espacioFuentes deInformación1, 2, 3, 4, 5

Unidad 5.- Cinética de cuerpos rígidos en movimiento planoObjetivoEducacionalAnalizará lasrelaciones existentesentre las fuerzas queactúan en un cuerporígido, la forma y lamasa del mismo, y elmovimiento producidoActividades de Aprendizaje• Presentar las ecuaciones del movimientode translación y de rotación de un cuerporígido en movimiento plano, respecto a unsistema de referencia newtoniano yrespecto al sistema de referenciacentroidal• Establecer el principio de D´Alembert parael movimiento plano de un cuerpo rígido,en traslación centroidal y la combinaciónentre éstos• Presentar el método de análisis deproblemas en movimiento plano generalpara reforzar el conocimiento de lasecuaciones del movimiento• Plantear y resolver problemas queinvolucren el movimiento plano de varioscuerpos rígidos conectadosFuentes deInformación1, 2, 3, 4, 510.- FUENTES DE INFORMACIÓN1. Beer y Johnston. Mecánica vectorial para ingenieros: dinámica. Editorial McGraw Hill.2. Hibbeler. Mecánica vectorial para ingenieros: dinámica. Editorial CECSA.3. Sandor, Bela I. Ingeniería mecánica: dinámica. Editorial Prentice Hall.4. Bedford Fowler. Mecánica para ingenieros: dinámica. Editorial AddisonWesley.5. Higdon, Stiles, Davis, Evces, Weese. Ingeniería mecánica tomo II: dinámicavectorial. Editorial Prentice Hall.11.- PRÁCTICAS PROPUESTAS1. Movimiento rectilíneo.2. Movimiento curvilíneo.3. Fricción.4. Maquetas y prototipos.5. Talleres de solución de problemas.6. Impactos.