UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE YUCATÁN FACULTAD DE MATEMÁTICAS MISIÓN

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1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE YUCATÁN FACULTAD DE MATEMÁTICAS MISIÓN Formar profesionales altamente capacitados, desarrollar investigación y realizar actividades de extensión, en Matemáticas y Computación, así como en sus diversas aplicaciones. Física I Primer semestre LICENCIATURA EN INGENIERÍA EN COMPUTACIÓN Agosto 2006 Enero 2007

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3 LICENCIATURA EN INGENIERÍA EN COMPUTACIÓN 1. Diseñar soluciones integradas de hardware y software a problemas de índoles científico y tecnológico en materia de análisis e integración de sistemas complejos. 2. Analizar e identificar los requerimientos para el diseño de sistemas computacionales acordes a la tecnología pertinente. 3. Adaptar, modificar e implementar capacidades y aplicaciones a sistemas de cómputo ad-hoc. 4. Automatizar y monitorear procesos de distinta índole, integrándolos bajo estándares de calidad y donde la alta propensión a la incertidumbre sea factor crítico. Física I Semestre: Primero Horas: 72 Hrs/sem: 4.5 Créditos: 10 Clave: FI-01 Descripción de la asignatura: Con este curso se pretende que el alumno reconozca la importancia de la mecánica clásica en la explicación de los fenómenos físicos de su entorno. Para lograr lo anterior, el curso consta de los siguientes temas: una introducción donde se revisan los diferentes sistemas de unidades. Enseguida se analizará el movimiento en una dimensión, extendiéndolo al caso bidimensional. A continuación se estudiarán las leyes de Newton y su aplicación a la resolución de diversos problemas, para finalizar el curso se analizará las leyes de conservación de energía y su aplicación en la solución de problemas. Objetivo general: Predecir el comportamiento de un cuerpo aplicando el concepto de fuerza y las leyes del movimiento. Contenido: 1. Introducción. (2 sesiones) Conocer y manejar las unidades básicas de las magnitudes físicas y las normas que han sido aceptadas para medirlas, así como la forma correcta de presentar los resultados de los cálculos y de las mediciones. Entender la importancia de prestar atención a las dimensiones de las magnitudes que aparecen en las ecuaciones de la física. a) Magnitudes físicas, patrones y unidades. b) El sistema internacional de unidades. c) Patrón del tiempo, longitud y masa. d) Análisis de las dimensiones. 1

4 2. Cinemática. (2 sesiones) Describir el movimiento de una partícula a partir de su posición, velocidad y aceleración. a) Vectores. b) Vectores de posición, velocidad y aceleración. c) Cinemática unidimensional y movimiento con aceleración constante. d) Caída libre. 3. Fuerza y leyes de Newton. Analizar y comprender las consecuencias, así como el alcance de las leyes de Newton. a) Introducción. b) Primera ley de Newton. c) Fuerza y masa. d) Segunda ley de Newton. e) Tercera ley de Newton. f) Peso y masa. g) Aplicaciones de las leyes de Newton en una dimensión. 4. Dinámica. (9 sesiones) Entender la aplicación de la mecánica clásica para predecir el comportamiento de objetos de tamaño macroscópico. a) Movimiento en dos y tres dimensiones. b) Leyes de Newton en forma vectorial. c) Movimiento: 1) de proyectiles. 2) circular uniforme. 3) relativo. d) Más aplicaciones de las leyes de Newton: 1) Tensión y fuerzas normales. 2) Fuerzas de fricción. 3) La dinámica del movimiento circular uniforme. 4) Fuerzas dependientes del tiempo. 5. Momento. Entender la importancia y la aplicación de la ley de conservación de momento lineal. 2

5 a) Introducción. b) Momento lineal. c) Impulso y momento. d) Conservación del momento. e) Colisiones entre dos cuerpos. 6. Sistemas de partículas. Describir el movimiento del centro de masa de un sistema complejo. a) Introducción. b) Sistemas de dos partículas. c) Sistemas de muchas partículas. d) Centro de masa de los objetos sólidos. e) Conservación de momento en un sistema de partículas. f) Sistemas de masa variable. 7. Cinemática rotacional. Aprender a describir la rotación con sus variables adecuadas y la relación entre las variables lineales y angulares. a) Movimiento rotacional. b) Las variables rotacionales. c) Las magnitudes rotacionales como vectores. d) Rotación con aceleración angular constante. e) Relaciones entre las variables lineales y angulares. 8. Dinámica rotacional. Analizar las causas de la rotación y describir la dinámica rotacional de un cuerpo rígido. a) La torca. b) Inercia rotacional y la segunda ley de Newton. c) Inercia rotacional de los cuerpos sólidos. d) La torca debida a la gravedad. e) Aplicaciones de las leyes de equilibrio de Newton a la rotación. f) Combinación del movimiento rotacional y traslacional. 9. Momento angular. Demostrar la importancia de momento angular como una propiedad dinámica de la rotación, resolver problemas aplicando la ley de conservación del momento angular en sistemas sobre los que no actúe una torca externa neta. a) Momento angular de una partícula. 3

6 b) Sistemas de partículas. c) Momento y velocidad angulares. d) Conservación del momento angular. e) El trompo. 10. Trabajo y energía. (9 sesiones) Usar los principios de conservación de energía y el teorema de trabajo-energía para comprender y analizar problemas de mecánica. a) Trabajo y energía cinética. 1) Trabajo y energía. 2) Trabajo realizado por una fuerza constante. 3) Potencia. 4) Trabajo realizado por una fuerza variable (1-D y 2-D). 5) Energía cinética y el teorema de trabajo-energía. 6) Trabajo y energía cinética en el movimiento rotacional. 7) Energía cinética en colisiones. b) Energía potencial. 1) Fuerzas conservativas. 2) Energía potencial. 3) Sistemas conservativos unidimensionales. 4) Sistemas conservativos 3-D. c) Conservación de la energía. 1) Trabajo realizado sobre un sistema por fuerzas externas. 2) Energía interna en un sistema de partículas. 3) Trabajo de fricción. 4) Conservación de la energía en un sistema de partículas. 5) Energía del centro de masa. 6) Tópicos sobre transferencia de energía. 11. Oscilaciones. Describir las oscilaciones mecánicas, y aprender su formulación matemática. a) Sistemas oscilatorios. b) El oscilador armónico simple. c) Movimiento armónico simple. d) Energía del movimiento armónico simple. e) Movimiento armónico simple y movimiento circular uniforme. f) Movimiento armónico amortiguado. g) Oscilaciones forzadas y resonancia. 4

7 Prácticas de Laboratorio: 1. Introducción al cálculo de errores. 2. Segunda ley de Newton. Mínimos cuadrados. 3. Trabajo y Energía. 4. Cuerpo Rígido. Sistema de Evaluación: Con el propósito de evaluar el aprendizaje en forma continua, y ayudar a que el alumno no quede rezagado, se seleccionarán ejercicios que deberán ser resueltos por el alumno y entregados al docente para su corrección. Habrá tres exámenes parciales, con sólo una instancia de recuperación. Los trabajos prácticos de laboratorio tienen asistencia obligatoria y se debe presentar un informe hasta una semana después de realizado el trabajo. La corrección del informe tiene como posibilidades: aprobado, regular (hay que corregir el informe) y reprobado (hay que repetir el trabajo práctico). El informe es grupal pero la responsabilidad sobre el mismo es individual. La acreditación de los trabajos prácticos se logra aprobando los tres parciales, habiendo entregado todos los ejercicios obligatorios y aprobado los informes de laboratorio. La materia no es promocional, o sea que todos los alumnos están obligados a rendir un examen final. El objetivo de los parciales es el de evaluar la destreza desarrollada en la resolución de problemas y un primer acercamiento a los conceptos. En contraposición el objetivo de examen final es el de evaluar el grado de integración de los conceptos teóricos alcanzado por el alumno. Trabajos Prácticos Exámenes parciales: 50% Tareas: 20% Laboratorio: 30% Calificación final: Trabajos prácticos: 70% Examen final: 30% Bibliografía básica: R. Resnick, D. Halliday y K.S. Krane; Física vol. 1, quinta edición, Edit. CECSA, Bibliografía complementaria: R.A Serway y J.W. Jewett; Física I:texto basada en cálculo, tercera edición, Edit. Thomsom, Perfil Profesiográfico del Profesor: Licenciado en Física, preferentemente con posgrado y experiencia docente, de investigación o de trabajo en el área. Elaboración: Dr. Gabriel Murrieta Hernández. Fecha de elaboración: Agosto de