fundamentos físicos en l - Universidad de Córdoba

ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR DE CÓRDOBAGRADO DE INGENIERÍA MECÁNICACURSO 2012/13ASIGNATURA: FUNDAMENTOS FÍSICOS EN LA INGENIERÍA IDATOS DE LA ASIGNATURADenominación: FUNDAMENTOS FÍSICOS EN LA INGENIERÍA ICódigo: 101231Plan de estudios: GRADO DE INGENIERÍA MECÁNICA Curso: 1Denominación del módulo al que pertenece: FORMACIÓN BÁSICA DE RAMAMateria: FÍSICA ICarácter: BASICADuración: PRIMER CUATRIMESTRECréditos ECTS: 6 Horas de trabajo presencial: 60Porcentaje de presencialidad: 40% Horas de trabajo no presencial: 90Plataforma virtual: Moodle Universidad de CórdobaDATOS DEL PROFESORADO__Nombre: AGUILERA UREÑA, MARÍA JESÚSDepartamento: FÍSICA APLICADAÁrea: FÍSICA APLICADAUbicación del despacho: Primera Planta Edificio Albert Einsteine-Mail: fa1agurm@uco.es Teléfono: 957218482Nombre: PEDRÓS PÉREZ, GERARDODepartamento: FÍSICA APLICADAÁrea: FÍSICA APLICADAUbicación del despacho: Primera Planta Edificio Albert Einsteine-Mail: fa1pepeg@uco.es Teléfono: 957218380_Nombre: PÉREZ MARTÍN, PEDRODepartamento: FÍSICA APLICADAÁrea: FÍSICA APLICADAUbicación del despacho: Primera Planta Edificio Albert Einsteine-Mail: f72pemap@uco.es Teléfono: 957218380_Nombre: BLANCA PANCORBO, ANTONIODepartamento: FÍSICA APLICADAÁrea: FÍSICA APLICADAUbicación del despacho: Primera Planta Edificio Albert Einsteine-Mail: fa1blpaa@uco.es Teléfono: 957212085_Nombre: TORRES CASTRO, JESÚS PEDRODepartamento: FÍSICA APLICADAÁrea: FÍSICA APLICADAUbicación del despacho: Primera Planta Edificio Albert Einsteine-Mail: fa2inte1@uco.es Teléfono: 957218378_DATOS ESPECÍFICOS DE LA ASIGNATURAREQUISITOS Y RECOMENDACIONESFUNDAMENTOS FÍSICOS EN LA INGENIERÍA I1/7Curso 2012/13

Requisitos previos establecidos en el plan de estudiosNinguno.RecomendacionesSe recomienda que, antes de iniciar el estudio de esta asignatura, el alumno recuerde:1.- Los contenidos conceptuales y procedimentales de MECÁNICA correspondientes a las enseñanzas deBachillerato.2.- Los contenidos conceptuales y procedimentales de MATEMÁTICAS básicas (álgebra, trigonomietría, álgebravectorial, derivadas e integrales) y su aplicación a la FísicaCOMPETENCIASCB5CU2CEB2Que los estudiantes hayan desarrollado las habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores conun alto grado de autonomíaConocer y perfeccionar el nivel de usuario en el ámbito de las TICComprensión y dominio de los conceptos básicos sobre las leyes generales de la mecánica y termodinámica. Aplicaciónpara la resolución de problemas propios de la ingenieríaOBJETIVOSProporcionar algunos de los conocimientos de Física Clásica general imprescindibles para la fundamentación demuchas de las prácticas y fenómenos de la Ingeniería. Junto con la asignatura Fundamentos Físicos de laIngeniería II deberá aportar al alumno un bagaje conceptual e instrumental suficiente para abordar las demásasignaturas tecnológicas de la titulación.CONTENIDOS1. Contenidos teóricosBloque I: TERMÓDINÁMICATEMA 1. TEMPERATURA Y PRINCIPIO CERO DE LA TERMODINÁMICA. GASES IDEALESIntroducción al estudio de la Termodinámica.Principio cero, temperatura, termómetros y escalas termométricas.El gas ideal: Modelo; Ecuación de estado del gas ideal.Teoría cinética de los gases.TEMA 2. CALOR Y PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA. ENERGÍA EN LOS PROCESOSTÉRMICOSEnergía interna y calorCapacidad calorífica y calor específicoCambio de fase y calor latenteTrabajo en los procesos termodinámicosEquivalencia entre calor y trabajo. Experiencia de Joule. Primer Principio de la TermodinámicaAplicaciones del Primer Principio: procesosEntalpíaExpansión adiabática cuasiestática de un gas idealMecanismos de transferencia de energía en los procesos térmicos: conducción, convección y radiaciónTEMA 3. MÁQUINAS TÉRMICAS, ENTROPÍA Y SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICAFUNDAMENTOS FÍSICOS EN LA INGENIERÍA I2/7Curso 2012/13

Introducción2º Principio de la TermodinámicaLa máquina de Carnot. El ciclo de CarnotMáquinas térmicasEntropía: una medida del desordenEnergía libreBloque II: MECÁNICATEMA 4: ÁLGEBRA VECTORIAL Y TEORÍA DE CAMPOS.Álgebra vectorial.Concepto de campo.Campos escalares: Superficies equiescalares y líneas de nivel; Gradiente de un campo escalar.Campos vectoriales: Líneas de campo; Circulación de un campo vectorial (Campos conservativos. Funciónpotencial escalar); Flujo de campo vectorial (Campos Solenoidales)TEMA 5: CINEMÁTICA DE LA PARTÍCULA.Descripción del movimiento de un cuerpo: Movimiento de la partícula (Vector de posición y trayectoria); Vectoresvelocidad y aceleración de la partícula.Ecuaciones cinemáticas de movimientoEstudio del movimiento a partir del conocimiento de la aceleraciónMovimiento rectilíneo: movimientos dependientes e independientes.Movimiento curvilíneoComponentes intrínsecas de la aceleración.Movimiento relativo entre cuerpos.TEMA 6: ESTÁTICA.Concepto de fuerza: tipos.Introducción a la Estática. Principio de Transmisibilidad.Diagrama de sólido libre (DSL). Equilibrio de un punto material o Partícula.Momento de una fuerza respecto a un punto. Principio de los momentos: Teorema de Varignon.Momento de una fuerza respecto a un eje.Sistemas de fuerzas.Pares de fuerzas.Transformación de una fuerza en un sistema fuerza-par de fuerzas: sistemas equivalentes de fuerzasEquilibrio de Cuerpos Rígidos.TEMA 7: DINÁMICA DE LA PARTÍCULA.Principios fundamentales de la dinámica. Leyes de Newton.Sistemas Inerciales.Masa Inerte o Masa Inercial.Segunda Ley de Newton: La partícula sometida a una Fuerza Neta.Tercera Ley de NewtonFuerzas reales: ejemplosFuerzas de inercia.Movimiento en presencia de Fuerzas dependientes de la Velocidad.Trabajo y energía. Potencia. Trabajo realizado por una Fuerza Constante.Trabajo realizado por una Fuerza Variable. Trabajo realizado por un Muelle.Energía Cinética y Teorema de las Fuerzas Vivas. Modelo de Sistema No Aislado.Potencia. Energía Potencial. Fuerzas Conservativas y No Conservativas.Sistema No aislado en Estado Estacionario. Energía Potencial para la fuerza gravitatoria.Diagramas de Energía y Equilibrio. Cantidad de Movimiento y su Conservación.Cantidad de Movimiento y Sistemas Aislados. Impulso y Cantidad de Movimiento. Colisiones.Movimiento de Rotación. Momento cinético: conservación. Impulso angular.TEMA 8. DINÁMICA DE SISTEMAS DE PARTÍCULAS.Centro de Masas.Teoremas del movimiento del centro de masas. Movimiento de un Sistema de Partículas.Centroides y centros de Gravedad. Teoremas de Pappus y Guldin.Teoremas de las fuerzas vivas y de la conservación de la energía para un sistema. Energía Cinética de unsistema de partículas.Introducción al Sólido Rígido. Energía Cinética Total del Sólido Rígido.Significado Físico del Momento de Inercia.Aplicación de un Par neto a un cuerpo rígido. Máquina de Atwood con Polea de masa no despreciable.Trabajo y Energía en el Movimiento de Rotación.Teorema de Steiner o Teorema de los Ejes Paralelos. Momentos de Inercia respecto a ejes y planos. Radio deFUNDAMENTOS FÍSICOS EN LA INGENIERÍA I3/7Curso 2012/13

Giro.Momentos segundos de Superficies o Áreas. Teorema de Steiner para Areas.Momento Angular de un Sistema de Partículas y de un Sólido Rígido. Conservación del Momento Angular.Movimiento de Rodadura de Cuerpos Rígidos. Rodamiento con deslizamiento.TEMA 9. MECÁNICA DE FLUIDOSIntroducciónPresión en un fluido. Variación de la presión con la profundidad. Medidas de presiónFlotación y Principio de ArquímedesDinámica de fluidos: Características de flujo; Líneas de flujo y ecuación de continuidad; Ecuación de Bernouilli;Otras aplicaciones de la Dinámica de fluidosFlujo de fluidos viscosos2. Contenidos prácticosPRÁCTICA 1: INTRODUCCIÓN AL LABORATORIO Y CÁLCULO DE ERRORESPRÁCTICA 2: CINEMÁTICAPRÁCTICA 3: DINÁMICAPRÁCTICA 4: MECÁNICA DE FLUIDOS.METODOLOGÍAAclaraciones generales sobre la metodología y adaptaciones metodológicas para los alumnos a tiempoparcialActividades presencialesLa docencia de esta asignatura se basa en el estudio y análisis de una serie de conceptos teóricos yprocedimentales, así como su aplicación a la resolución de ejercicios y problemas. Asimismo, se completa con larealización de una serie de sesiones experimentales. Las actividades presenciales de la asignatura sedesarrollarán en grupo completo (máx 80 alumnos) o en grupos medianos (máx 20 alumnos), y en la siguienteforma:Lección Magistral (Grupo completo):En ellas se introducirán los conceptos teóricos fundamentales de cada tema y se resolverán ejercicios sencillos deaplicación directa, con los que se pretende facilitar el proceso de enseñanza-aprendizaje. Asimismo, seprofundizarán en las aplicaciones de dichos conceptos físicos al campo de la Ingeniería. No obstante, en estassesiones se realizarán actividades que favorezcan la participación activa del alumnado, como por ejemplo elanálisis o discusión sobre cuestiones de tipo teórico y práctico.Resolución de Problemas (Grupos medianos):Tras el análisis teórico de los conceptos y su estudio, se resolverán problemas en los que se ponga en práctica losconceptos teóricos estudiados, favoreciendo la asimilación de conceptos, técnicas y la capacidad derazonamiento. Dichos problemas podrán ser resueltos por el profesor y/o por el alumnado.Tutorías Colectivas (Grupo completo):Al completar cada bloque, a modo de apoyo, se analizarán y repasarán los conceptos teóricos vistos y seresolverán las dudas del alumnado.Prácticas de laboratorio (Grupos medianos):Las clases prácticas, ya sean simuladas o de laboratorio, se impartirán intentando coordinar estas prácticas conlos temas tratados en las clases de teoría. El alumno deberá acudir a cada sesión de prácticas habiendo leídoatentamente el contenido del guión de prácticas. Tras una explicación del profesor, el alumno realizará,FUNDAMENTOS FÍSICOS EN LA INGENIERÍA I4/7Curso 2012/13

individualmente o en grupo, las experiencias y cálculos necesarios para la consecución de los objetivos de lapráctica.Actividades de Evaluación (Grupo completo):A lo largo del curso, se irán planteando breves ejercicios con cuestiones teóricas y problemas, con el objetivo deevaluar la evolución del proceso de aprendizaje. Asimismo, se hará un examen parcial eliminatorio de caráctervoluntario del primer bloque del temario.Para los estudiantes a tiempo parcial y para las mujeres víctimas de la violencia de género se tendrá en cuenta sucondición y disponibilidad en la asignatura, tanto en el desarrollo de la misma como en su evaluación. Laadaptación de estos estudiantes a la asignatura se llevará a cabo de mutuo acuerdo entre el profesor responsablede la misma y los alumnos implicados al inicio del cuatrimestre.Actividades no presenciales:Las actividades presenciales deben ser completadas con horas de estudio personal por parte del alumno, en lasque profundizará y analizará los conceptos teóricos estudiados y su aplicación a la resolución de problemas.Se recomienda que el alumno haga uso de las horas de tutoría del profesor para resolver dudas. En este sentido,el correo electrónico del profesor sólo se podrá utilizar para solicitar tutoría, animándo al alumno a utilizar el Foropara Tutorías del curso Moodle de la asignatura.Actividades presencialesActividadGrupo Grupocompleto medianoTotalActividades de evaluación 4 - 4Laboratorio - 7 7Lección magistral 30 - 30Resolución de Problemas - 17 17Tutorías 2 - 2Total horas: 36 24 60_Actividades no presencialesActividadTotalBúsqueda de información 4Cuestiones 41Elaboración de Memorias de Prácticas 3Estudio 16Problemas 10Tutorias 16Total horas: 90MATERIAL DE TRABAJO PARA EL ALUMNADOCuestionariosDossier de documentaciónEjercicios y problemasEnlaces a URL de Interés.Foros de DudasGuiones de prácticas.Manual de la asignaturaMateriales ambientalización CurricularPresentaciones Power-PointVideos y otros recursos docentes de apoyoFUNDAMENTOS FÍSICOS EN LA INGENIERÍA I5/7Curso 2012/13

Aclaraciones:Para facilitar el estudio personal del alumno de los contenidos conceptuales de la asignatura y la realización de lasprácticas experimentales, el alumno tendrá a su disposición diversidad de material de trabajo en la plataformavirtual Moodle de la Universidad de Córdoba. Algunos de estos materiales podrán estar redactados en inglés.Así mismo, se recomienda el uso de la bibliografía recomentada, disponible en Biblioteca.EVALUACIÓNInstrumentosCompetenciasInformes/memoriasde prácticasPruebas derespuesta cortaRegistros deobservaciónResolución deproblemasCB5 x x x xCEB2 x x x xCU2 x xTotal (100%) 10% 40% 10% 40%Periodo de validez de las calificaciones parciales: Hasta septiembre de 2013. Las prácticas de laboratorioaprobadas en el curso se guardan durante los dos cursos académicos consecutivos siguientesAclaraciones generales sobre la evaluación y adaptaciones metodológicas para los alumnos a tiempoparcial:EVALUACIÓN DE LOS CONTENIDOS TEÓRICOS-PRÁCTICOS:Exámenes escritos: En cada una de las convocatorias oficiales correspondientes a la asignatura, se realizará unexamen escrito que abordará todos los conceptos físicos analizados a lo largo del cuatrimestre. Asimismo, serealizará un examen parcial opcional del Bloque I: Termodinámica con el fin de eliminar parte de la materia. Sobreel 12 de noviembre se realizará este examen parcial.Dichos exámenes constarán de cuestiones teóricas (pruebas objetivas y/o pruebas de respuesta corta) y deresolución de problemas de dificultad similar a los de las listas de problemas proporcionadas al alumno a lo largodel curso. La nota del examen será la media entre la nota de teoría y la nota de problemas, necesitando al menos3 puntos sobre 10 en cada una de las partes. También se exigirá unos conocimientos mínimos en cada uno de losproblemas propuestos.Registros de Observación: Se evaluará positivamente la asistencia y la participación activa en clase del alumno,así como en las diversas actividades voluntarias que se propondrán a lo largo del curso (cuestiones, deducciones,problemas, actividades con laboratorios virtuales, ambientalización de temas físicos, etc.).EVALUACIÓN DE LOS CONTENIDOS EXPERIMENTALES:Para superar la asignatura será imprescindible aprobar las prácticas, siendo obligatoria la asistencia a las cuatrosesiones prácticas, de forma que la no asistencia sin justificación será penalizada.La evaluación de las prácticas se basará en el Diario y el Informe de Prácticas; el alumno llevará al día un registrode las prácticas que vaya haciendo durante el curso en el que deberá constar el objetivo, la metodología, losresultados obtenidos en el laboratorio y las conclusiones que de ellos se derivan. Asimismo, presentará un informede cada una de las prácticas, del que se valorará la presentación con puntualidad de la misma, la limpieza y orden,la correcta estructura del informe, la toma, tratamiento y discusión de datos experimentales y los conocimientosadquiridos. El informe de cada práctica se entregará en la siguiente sesión de prácticas, y el correspondiente a laúltima práctica, antes de la fecha del examen correspondiente a la convocatoria de Febrero.NOTA FINAL DE LA ASIGNATURA:FUNDAMENTOS FÍSICOS EN LA INGENIERÍA I6/7Curso 2012/13

La calificación final será el 80% de la nota de examen, más el 10% de la nota de prácticas, más el 10% de la notaprocedente del registro de observaciones. Para sumar el 10% de la nota procedente al registro de observacionesel alumno deberá haber asistido al menos al 80% de las clases de problemas en grupos medianos, excepto casosbien justificados.La nota de examen se calculará como el 25 % de la nota de examen del bloque de Termodinámica más el 75 %de la nota de examen del bloque de Mecánica. Para calcular esta nota será necesario un mínimo de 3 puntos encada bloque.Como se refleja en la Metodología, para los estudiantes a tiempo parcial y para las mujeres víctimas de laviolencia de género se tendrá en cuenta su condición y disponibilidad en la asignatura en la evaluación de lamisma.BIBLIOGRAFÍA1. Bibliografía básica:[1] Tipler, P.A., Mosca, G. Física para la Ciencia y la Tecnología. Tomo 1. Editorial Reverté. España. 2009.[2] Serway, R.A. Física. Volumen 1. Editorial Thomson. 2003[3] Alonso, M., Finn, E.J. Física. Editorial Addison-Wesley. 2000[4] Sears, F.W., Zemansky, M.W. Física Universitaria. Volumen 1. Pearson Educación. 2004[5] Fernández Ferrer, J y Pujal Carrera, M. Iniciación a la Física. Toma I. Editorial Reverté. 1992.[6] González, F.A. La física en problemas. Editorial Tebar Flores, 1997.[7] Blanca, A. Pedros, G. y Pontes, A. Actividades para el Aprendizaje de la Física (4 Tomos). Servicio dePublicaciones de la Universidad de Córdoba. 2000.[8] Pedro, G. Problemas de Física: Mecánica. Servicio de Publicaciones de la Universidad de Córdoba. 1994.2. Bibliografía complementaria:[1] Riley, W. F. Dinámica. Editorial Reverté. 2001[2] Riley, W. F. Estática. Editorial Reverté. 2004[3]. Beer, F.P. Mecánica vectorial para Ingenieros. Dinámica. Editorial Mc Graw Hill. 2010.[4]. Beer, F.P. Mecánica vectorial para Ingenieros. Estática. Editorial Mc Graw Hill. 2010.[5] Marion J.B. Dinámica Clásica de las partículas y sistemas. Ed. Reverté. 1992.CRITERIOS DE COORDINACIÓN- Coordinación en contenidos con otras asignaturas de la Titulación- Coordinación en el Bloque de Termodinámica con la asignatura de Ingeniería Térmica I (2º curso)- Coordinación en el Bloque de Termodinámica con Química.- Coordinación en resolución de problemas con otras asignaturas de la Titulación- Criterios de evaluación comunesAclaraciones:Algunas opciones pueden ser:- Selección de competencias comunes.- Selección de los temas para no solapar con otras asignaturas del mismo módulo.- Fecha de entrega de trabajos: memoria de prácticas.- Criterios de evaluación comunes en las pruebas teórico-prácticas.- Coordinación en las fechas de realización de las pruebas parciales.Se insistirá en la coordinación entre esta asignatura y Química.FUNDAMENTOS FÍSICOS EN LA INGENIERÍA I7/7Curso 2012/13