Mecánica Fundamental

Transcripción

1 Unidad responsable: Unidad que imparte: Curso: Titulación: Créditos ECTS: ETSEIB - Escola Tècnica Superior d'enginyeria Industrial de Barcelona FEN - Departamento de Física e Ingeniería Nuclear GRADO EN INGENIERÍA DE MATERIALES (Plan 2010). (Unidad docente Obligatoria) GRADO EN INGENIERÍA EN TECNOLOGÍAS INDUSTRIALES (Plan 2010). (Unidad docente Obligatoria) GRADO EN INGENIERÍA QUÍMICA (Plan 2010). (Unidad docente Obligatoria) 6 Idiomas docencia: Catalán, Castellano Profesorado Responsable: JAVIER JAEN HERBERA Competencias de la titulación a las que contribuye la asignatura Específicas: 1. Comprensión y dominio de los conceptos básicos sobre las leyes generales de la mecánica, la termodinámica, campos y ondas y electromagnetismo y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería. Metodologías docentes Durante el curso, y por tanto dentro el proceso de aprendizaje, el estudiantado realizará 3 pruebas de evaluación. Estas pruebas tendrán una dificultad relativa al período en que se realicen y servirán para evaluar y orientar al estudiantado respecto del éxito de la adquisición de las competencias y capacidades requeridas. Hacia el final del período lectivo el estudiantado realizará sesiones de prácticas en el laboratorio. Cada sesión de laboratorio deberá ser preparada convenientemente para el estudiantado teniendo en cuenta los conceptos adquiridos durante el curso. Finalmente se realizará una prueba de evaluación de las competencias y capacidades adquiridas durante todo el curso al final del proceso de aprendizaje, con un peso específico relativamente importante como se detalla en la sección "Sistema de calificación". Objetivos de aprendizaje de la asignatura Adquirir la capacidad para interpretar y aplicar correctamente las leyes fundamentales de la mecánica. Identificar una metodología común en la descripción de los diferentes fenómenos dentro de la mecánica, tanto se trate del movimiento de una sola partícula, de un sólido o la de un movimiento ondulatorio. Utilizar eficientmente el lenguaje gráfico en la resolución e interpretación de los problemas. Adquirir habilidad en la realización de medidas y el tratamiento posterior de los datos obtenidos. Resolver problemas sobre aplicaciones sencillas de la mecánica. Tener la capacidad de identificar en las fórmulas cada magnitud que aparece. Tener la capacidad de expresar las magnitudes con sus unidades en el sistema internacional. Tener la capacidad de elegir la opción de resolución más sencilla y rápida, entre diferentes posibilidades de resolución de un problema. Tener la capacidad de usar correctamente la notación vectorial cuando así toque. 1 / 5

2 Horas totales de dedicación del estudiantado Dedicación total: 150h Horas actividades dirigidas: 6h 4.00% Horas aprendizaje autónomo: 84h 56.00% Horas grupo grande: 0h 0.00% Horas grupo mediano: 60h 40.00% Horas grupo pequeño: 0h 0.00% Contenidos Tema 1: Fundamentos fisicomatemáticos de la mecánica Dedicación: 12h Grupo grande/teoría: 1h 30m Aprendizaje autónomo: 8h 30m 1) Espacio, tiempo y sistemas de referencia. 2) Sistemas de coordenadas. Coordenadas cartesianas euclidianas. Distancia. 3) Magnitudes escalares y vectoriales. Operaciones con vectores: Suma. Producto escalar. Producto vectorial. Derivación e integración de vectores. 4) Principio de simetría. 5) Medida y tratamiento de datos experimentales. 6) Primera ley de Newton. Sistemas de referencia inerciales: translaciones, rotaciones y transformaciones de velocidad. Principio de relatividad de Galileo y Einstein. 7) Cinemática del punto: posición, trayectoria, velocidad y aceleración. Tema 2: Mecánica de una partícula Dedicación: 18h Grupo grande/teoría: 3h Grupo mediano/prácticas: 0h 30m Aprendizaje autónomo: 14h 30m 1) Segunda ley de Newton. Fuerza y masa. Mecánica predictiva. Superposición. 2) Fuerza i cantidad de movimiento. 3) Momento de una fuerza y momento angular. 4) Trabajo, energía cinética y energía potencial. 5) Ejemplos: F=0, F=cte, F=-kx, fuerzas centrales, fuerzas giroscópicas, fuerzas de fricción. 2 / 5

3 Tema 3: Mecánica de N partículas Dedicación: 25h Grupo grande/teoría: 6h Grupo mediano/prácticas: 5h Aprendizaje autónomo: 14h 1) Tercera ley de Newton: fuerzas entre partículas. 2) Centro de masas. 3) Cantidad de movimiento. 4) Momento angular. 5) Trabajo, energía cinética y energía potencial. 6) Choques. 7) Interacción gravitatoria y electromagnética. 8) Vínculos y reacciones. Desplazamientos posibles y desplazamientos virtuales. Reacciones ideales. 9) Ecuación general de la dinámica o Principio de d'alembert. 10) Sistema con vínculos conservativos. Conservación de la energía 11) El sólido rígido. Ecuaciones de movimiento. Sistemas de fuerzas equivalentes. Tema 4: Estática de los sólidos rígidos Dedicación: 26h 30m Grupo grande/teoría: 4h 30m Grupo mediano/prácticas: 10h 30m Aprendizaje autónomo: 11h 30m 1) Estática del sólido. 2) Peso y centro de gravedad. 3) Fuerzas sobre sólidos debidas a fluidos gravitantes. Principio de Arquímedes. 4) Soportes y fuerzas de reacción. Diagrama del sólido libre. 5) Estática de los sistemas de sólidos. 6) Principio de los trabajos virtuales. 7) Equilibrio y estabilidad. Tema 5: Dinámica del sólido rígido en el plano Dedicación: 20h Grupo grande/teoría: 3h Grupo mediano/prácticas: 4h 30m Aprendizaje autónomo: 10h 30m 1) Cinemática del sólido 2) Ecuación de translación. 3) Ecuación de rotación. Momento angular. Momento de inercia. 4) Energía cinética de rotación y translación. 3 / 5

4 Tema 6: Pequeñas oscilaciones Dedicación: 20h 30m Grupo grande/teoría: 2h Grupo mediano/prácticas: 4h 30m Aprendizaje autónomo: 14h 1) Pequeñas oscilaciones alrededor de la posición de equilibrio. 2) Movimiento harmónico simple. 3) Movimiento harmónico amortiguado. 4) Movimiento harmónico forzado. Tema 7: Ondas mecánicas Dedicación: 28h 30m Grupo grande/teoría: 4h 30m Grupo mediano/prácticas: 5h Aprendizaje autónomo: 17h 1) Fenómenos ondulatorios. Clasificación de las ondas 2) Ondas planas: ecuación de ondas en medios LHI. Velocidad de propagación 3) Ejemplo: de la ley de movimiento de Newton en la ecuación de ondas en una cuerda 4) Ondas planas harmónicas. Análisis y síntesis de Fourier. 5) Energía e intensidad. 6) Superposición de ondas planas harmónicas: interferencias. 7) Ondas estacionarias harmónicas. Sistema de calificación NTOT = 0,6 NEF + 0,2 NAC+ 0,1 NMQ+ 0,1 NLAB NTOT: Nota final de la asignatura. NEF: Nota del examen al final. NAC: Nota mediana de las 2 pruebas realizadas en el aula de evaluación continuada. NMQ: Nota obtenida en la prueba de medio cuatrimestre. NLAB: Nota mediana de las memorias de las prácticas de laboratorio. 4 / 5

5 Normas de realización de las actividades La prueba de medio cuatrimestre constará de preguntas de test. Las pruebas de evaluación continuada realizadas en el aula tendrán una durada de 0,5 h y constarán de 3 cuestiones con respuesta razonada. La prueba final constará de una parte en que el estudiantado deberá responder a un cuestionario en forma de preguntas cerradas (40% de la nota) y otra parte en que deberá resolver unos cuantos ejercicios de forma razonada (60% de la nota). En todas las pruebas el estudiantado podrá llevar un formulario que le será entregado por el profesorado al inicio del curso. También podrá llevar calculadora no programable. Bibliografía Básica: Juana Sardón, José María de. Física general. Volumen I. 2a ed. Madrid: Pearson Educación S.A., ISBN Complementaria: Jaén, Xavier. Mecànica per a l'enginyeria. Barcelona: Edicions UPC, ISBN Serway, Raymond A. Física: para ciencias e ingenierías : Volumen I. 7a ed. México: Cengage Learning, ISBN Ortega Girón, Manuel R. Lecciones de Física : Mecánica 1. 8a ed. Córdoba: Universidad de Córdoba. Departamento de Física Aplicada, ISBN Ortega Girón, Manuel R. Lecciones de Física : Mecánica 2. 8a ed. Córdoba: Universidad de Córdoba. Departamento de Física Aplicada, ISBN Otros recursos: Enlace web Web de Mecánica Fonamental Curso Interactivo de Física en Internet. Ángel Franco García Simulacions de la baldufa 5 / 5