UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA

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1 UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA E. UNIVERSITARIA POLITÉCNICA DE BÉLMEZ FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA INGENIERÍA 1ª PARTE: MECÁNICA TEMA 1: INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LA FÍSICA Introducción La Naturaleza de la Física Relación entre la física y la ingeniería El método científico Modelos Resolución de problemas Diagrama de sólido libre Magnitudes físicas Sistemas de unidades El Sistema Internacional de unidades. Magnitudes fundamentales.1.9.-análisis dimensional Cifras significativas y órdenes de magnitud Conclusiones TEMA 2: CINEMÁTICA DEL PUNTO MATERIAL Introducción Punto material Sistemas de referencia Coordenadas cartesianas Coordenadas polares Componentes normal y tangencial Derivada temporal de un vector Velocidad Aceleración Movimiento rectilíneo Movimiento con aceleración constante Movimiento con aceleración variable Movimiento curvilíneo Estudio en coordenadas polares Estudio a partir de las coordenadas normal y tangencial Movimiento circular Composición de movimientos Movimiento relativo Sistemas de referencia en movimiento de traslación. Transformaciones de Galileo Conclusiones TEMA 3: CINEMÁTICA DEL SÓLIDO RÍGIDO Introducción Concepto de sólido rígido. Centro de masa Tipos de movimiento en un sólido rígido Movimiento de traslación Movimiento de rotación alrededor de un eje fijo Movimiento plano general Campo de velocidades. Velocidad absoluta y relativa Centro instantáneo de rotación Campo de aceleraciones. Aceleración absoluta y relativa Análisis del movimiento de rodadura Conclusiones TEMA 4: DINÁMICA DEL PUNTO MATERIAL Introducción Concepto de fuerza Fuerzas en la Naturaleza Fuerzas fundamentales Fuerzas de acción a distancia Fuerzas de contacto Primera ley de Newton Sistemas de referencia inerciales Segunda ley de Newton Tercera ley de Newton Ley de Newton de la Gravitación Universal Masa inercial y masa gravitatoria Aplicaciones de las Leyes de Newton Ecuaciones del movimiento Fuerzas de rozamiento Fuerzas de arrastre Movimiento circular Sistemas de referencia no inerciales. Fuerzas de inercia Momento lineal. Impulso mecánico. Conservación del momento lineal Momento de una fuerza respecto a un punto. Teorema de

2 Varignon Momento angular. Conservación del momento angular Fuerzas centrales Conclusiones TEMA 5: TRABAJO Y ENERGÍA Introducción Trabajo Trabajo realizado por una fuerza constante Trabajo realizado por una fuerza variable Trabajo realizado por un resorte Trabajo realizado por el campo gravitatorio Potencia. Rendimiento de una máquina Trabajo y energía cinética Teorema de las fuerzas vivas Trabajo y energía potencial Campos conservativos Energía potencial gravitatoria Energía potencial debida a un muelle Fuerza y energía potencial Conservación de la energía mecánica Fuerzas conservativas y no conservativas. Energía interna Principio de conservación de la energía. Aplicaciones Conclusiones TEMA 6: ESTÁTICA Introducción Concepto de sólido rígido Fuerzas interiores y exteriores. Fuerzas de ligadura Momento de una fuerza respecto a un punto y un eje Fuerzas mecánicamente equivalentes. Principio de transmisibilidad Par de fuerzas. Momento de un par Pares de fuerzas mecánicamente equivalentes Suma de pares de fuerzas Descomposición de una fuerza en una fuerza y un par Sistemas de fuerzas mecánicamente equivalentes. Reducción de un sistema de fuerzas a una fuerza y un par Invariantes del sistema Resultante general Momento mínimo Eje central Casos particulares de reducción de un sistema de fuerzas Fuerzas distribuidas. Reducción de un sistema de fuerzas distribuidas Centro de gravedad. Cálculo del c.d.g Equilibrio del sólido rígido Ligaduras estáticamente determinadas, y estáticamente indeterminadas Conclusiones TEMA 7: DINÁMICA DE LOS SISTEMAS DE PART ÍCULAS Introducción Centro de masas. Sistema de referencia centro de masa Fuerzas interiores y exteriores Ecuaciones de movimiento de un sistema de partículas Momento lineal de un sistema de partículas Principio de conservación de la cantidad de movimiento Momento angular de un sistema de partículas Principio de conservación del momento angular Energía cinética de un sistema de partículas Teorema de las fuerzas vivas Energía interna de un sistema de partículas Principio de conservación de la energía Colisiones Colisiones elásticas. Colisiones frontales y oblicuas Colisiones inelásticas. Colisiones frontales y oblicuas Sistemas de masa variable Conclusiones TEMA 8: DINÁMICA DEL MOVIMIENTO PLANO DEL SÓLIDO RÍGIDO Introducción Reducción de un sistema de fuerzas aplicadas a un sólido rígido Dinámica del movimiento de traslación Ecuaciones del movimiento Momento lineal. Principio de conservación Trabajo de las fuerzas aplicadas al sólido rígido en movimiento de traslación Energía cinética de traslación del sólido rígido. Teorema de las fuerzas vivas Dinámica del movimiento de rotación

3 alrededor de un eje fijo Momento de las fuerzas aplicadas Momento de inercia Momento polar de inercia. Productos de inercia Cálculo de momentos de inercia Radio de giro Teorema de Steiner Ecuaciones del movimiento (rotación alrededor de un eje de inercia y de un eje paralelo a uno de inercia) Momento angular. Principio de conservación Trabajo de las fuerzas aplicadas al sólido rígido en movimiento de rotación Energía cinética de rotación del sólido rígido. Teorema de las fuerzas vivas Movimiento plano del sólido rígido Ecuaciones del movimiento plano general Trabajo de las fuerzas aplicadas al sólido rígido Energía cinética de un cuerpo rígido en movimiento plano Aplicaciones al estudio del movimiento de rodadura Rodadura sin deslizamiento Rodadura con deslizamiento Conclusiones TEMA 9: ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS Introducción Fuerzas internas en miembros estructurales: Fuerza axial, fuerza cortante, momento de flexión, momento de torsión Vigas. Cálculo de fuerzas y momentos internos en vigas Diagrama de esfuerzos cortantes y momentos flectores Relación entre la carga y el esfuerzo cortante Relación entre el esfuerzo cortante y el momento flector Momento flector máximo Estructuras. Estructuras articuladas Estructuras articuladas simples Análisis de estructuras articuladas Método de los nudos Método de las secciones Entramados Análisis de entramados Conclusiones TEMA 10: ELASTICIDAD Introducción Diagramas esfuerzo deformación Deformación elástica e inelástica Ley de Hooke Deformación por tracción y compresión. Modulo de Young. Coeficiente de Poisson Esfuerzo y tensión de volumen Esfuerzo cortante. Deformación angular Flexión Torsión Esfuerzos y cargas permisibles Conclusiones 2ª PARTE: OSCILACIONES Y ONDAS TEMA 11: OSCILACIONES Introducción Movimiento Armónico Simple Péndulos: péndulo simple, péndulo físico, péndulo de torsión Energía del M.A.S Composición de oscilaciones armónicas simples Oscilaciones amortiguadas Oscilaciones forzadas Resonancia Resumen. TEMA 12: ONDAS Introducción Propagación de una perturbación. Magnitudes características de una onda Ondas longitudinales y transversales Reflexión y transmisión de ondas Interferencias de ondas: Ondas estacionarias Resumen. 3ª PARTE: FLUIDOS Y TERMODINÁMICA.

4 TEMA 13: Introducción Densidad y presión Principio de Pascal Principio de Arguimedes Ecuación de continuidad Flujo estacionario Ecuación de Bernuilli Teorema de Torricelli y efecto Venturi Viscosidad Flujo laminar y turbulento. Numero de Reynolds Ley de Poiseuille Resumen. TEMA 14: TEMPERATURA Y CALOR Introducción Principio cero de la Termodinámica. Concepto de Temperatura Ley de los Gases ideales Interpretación molecular de la Tempertura. Energía interna Trabajo en un sistema termodinámico Primer principo de la Termodinámica. Concepto de Calor Capacidad calorífica y calor específico. Cp y Cv Calor latente Conducción de calor Resumen. TEMA 15: PROCESOS TERMODINÁMICOS Introducción Variables de estado Procesos reversibles e irreversibles Procesos isotérmicos Procesos adiabáticos Procesos cíclicos. Ciclo de Carnot Segundo principio de la Termodinámica. Entropía. 4ª PARTE: ELECTROMAGNETISMO TEMA 16: ELECTROESTÁTICA Introducción Carga eléctrica y sus propiedades Ley de Coulomb. Principio de Superposición Potencial electroestático. Superficies equipotenciales Potencial y campo de un dipolo eléctrico. Momento dipolar Ley de Gauss. - Aplicaciones de la ley de Gauss Resumen. TEMA 17: ELECTROESTÁTICA EN MEDIOS MATERIALES Introducción Concepto de Conductor Campo en un conductor en equilibrio. Apantallamiento eléctrico Sistema de conductores. Condensadores Capacidad de un condensador Energía de un condensador cargado Asociación de condensadores Dieléctricos. Estructura molecular Polarización y desplazamientos eléctricos Dielectrico entre las placas de un condensador Resumen. TEMA 18: CORRIENTE CONTINUA Introducción Naturaleza de la corriente eléctrica. Modelos microscópicos Ley de Ohm. Conductividad y resistividad Ley de Joule Asociación de resistencias Fuerza electromotriz Circuitos Resistencia-fems. Leyes de Kirchoff Resumen. TEMA 19: MAGNETOSTÁTICA Introducción Campo Magnético Fuerza de un campo magnético sobre una carga móvil Fuerza de un campo magnético sobre un elemento de

5 corriente Efecto Hall Campo magnético creado por una carga en movimiento Campo magnético creado por una línea de corriente. Ley de Biot- Savart Ley de Ampère. Aplicaciones Resumen. TEMA 20: PROPIEDADES MAGNÉTICAS DE LOS MATERIALES Introducción Susceptibilidad y permeabilidad magnética Diagmanetismo Paramagnetismo Ferromagnetismo Histéresis Magnética Resumen. TEMA 21: INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA Introducción Fuerza electromotriz inducida Ley de Faraday-Lenz Inducción mutua y autoinducción Corrientes de Foucault. Freno Magnético Aplicación de la inducción electromagnética: transformadores, motores y generadores Corriente de desplazamiento. Generalización de la ley de Ampère Ecuaciones de Maxwell Resumen. TEMA 22: CORRIENTE ALTERNA Introducción Cantidades variables en el tiempo. Valores eficaces Calculo fasorial de circuitos. Conceptos de reactancia e impedancia Asociación de impedancias Circuitos RC, LC y LC Circuitos RLC Resumen. PROGRAMA DE PRÁCTICAS. PRÁCTICA 1: Mecánica I. PRÁCTICA 2: Mecánica II. PRÁCTICA 3: Módulo de elasticidad. PRÁCTICA 4: Curva de histéresis. PRÁCTICA 5: Conducción de calor. PRÁCTICA 6: Calorimetría. Calor específico y calor latente. PRÁCTICA 7: Fuerza magnética. PRÁCTICA 8: Inducción electromagnética. PRÁCTICA 9: Tubo de resonancia. PRÁCTICA 10: Efectos físicos. BIBLIOGRAFÍA M. Alonso y E. J. Finn: Física. Ed. Addison-Wesley Iberoamérica, 1995 P.A. Tipler. Física, vol I y II.. Ed. Reverte S.A

6 R. A. Serway y J. W. Jewet. Fisica, vol I y II. Ed. Thomson, 2003 F. Sears, M. Zemansky et al. Física, vol I y II. Ed. Addison Wesley Longman, 1998 F.P. Beer y E.R. Johnston. Mecánica vectorial para ingenieros: Estática y Dinámica Ed. McGraw-Hill M.A. Plonus. Electromagnetismo aplicado. Ed. Reverte S.A Scott. Introducción al análisis de circuitos. Ed. McGraw Hill ORGANIZACIÓN DE LA ASIGNATURA Carácter: Troncal. Curso 1º. Cuatrimestre 1º Créditos totales de la asignatura: 9 Teoría más problemas: 7,5 Prácticas de laboratorio: 1,5 OBJETIVOS DIDÁCTICOS Con el estudio de esta asignatura el alumno debe adquirir las siguientes habilidades: 1.- Comprender con claridad el método, los principios básicos y la terminología empleada en Física. 2.- Saber aplicar las leyes y los conceptos físicos a la resolución de problemas. 3.- Expresar en lenguaje científico los resultados, los procesos y su desarrollo. 4.- Conocer el concepto de modelo, sus potencialidades y limitaciones, y su utilidad para la resolución de problemas reales, separando lo fundamental de lo accesorio. 5.- Saber utilizar los conocimientos matemáticos para la resolución de problemas físicos y de ingeniería. 6.- Adquirir destreza en el manejo de instrumentos de medida. 7.- Manejar técnicas de interpretación de datos, y cálculo de errores. 8.- Saber utilizar los conocimientos adquiridos como base para afrontar problemas nuevos que puedan surgirle en su vida profesional. METODOLOGÍA DE LA ASIGNATURA Con el fin de alcanzar los objetivos didácticos señalados, se divide la asignatura en clases de teoría, problemas, y prácticas de laboratorio.. EVALUACIÓN

7 Evaluación de teoría y problemas: Los conocimientos teorico-prácticos se evalúan a partir de la realización de exámenes escritos en las fechas determinadas oficialmente (se encuentran expuestas en los tablones de anuncios). Con estos exámenes se pretende conocer la claridad de los conceptos, el nivel de conocimientos, y la capacidad de para resolver problemas a partir de ellos. Evaluación de las prácticas: Al igual que los conocimientos teorico-prácticos, la evaluación de las prácticas se efectúa mediante un examen; para poder presentarse a este examen es necesario haber asistido a todas las sesiones de prácticas. Solo podrán recuperar sesiones de prácticas, aquellos alumnos que justifiquen debidamente su ausencia en alguna de ellas. Criterios de evaluación: La calificación total de la asignatura se obtendrá a partir de la nota de teoría y prácticas, con el nivel de ponderación siguiente: 80% teoría, 20% prácticas, si bien para realizar la media es necesario tener aprobadas cada una de las partes por separado.

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