1.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura : Carrera: Clave de la asignatura : SATCA 1

Transcripción

1 1.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura : Carrera: Clave de la asignatura : SATCA 1 Dinámica de Maquinaria Ingeniería Mecánica MIF PRESENTACIÓN Caracterización de la asignatura. Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Mecánico los conocimientos y las habilidades para comprender y analizar la cinética del cuerpo rígido utilizando diversos métodos, hasta llegar a la aplicación básica en el estudio de las fuerzas dinámicas involucrada en los elementos de una maquinaria. Se integra al plan de estudios como necesidad de los análisis de las fuerzas inherentes en la maquinaria, por lo que es necesario aplicar los conocimientos de la física y la dinámica que darán un campo más amplio en el desarrollo de la Ingeniería Mecánica. Esta asignatura forma parte del bloque de especialidad y culmina la parte del análisis y diseño mecánico, por lo que se ubica en la parte final de la retícula, teniendo como antecedentes necesarios a ella las asignaturas de Mecanismos, Dinámica y Vibraciones mecánicas. Intención didáctica. El temario está organizado en cuatro unidades las cuales cubren los temas de análisis de la cinética de cuerpos rígidos aplicando los métodos de la segunda ley de Newton, trabajo y energía e impulso y momento, así mismo se incluye el análisis de las fuerzas involucradas en la operación de maquinaria. En la primera unidad se estudia el método de fuerza-masa-aceleración para la solución de problemas de cinética del cuerpo rígido,con este enfoque, el estudiante aprende primero un método para resolver problemas de Cinética y lo aplica consecuentemente a una amplia variedad de problemas. En la unidad dos se presenta uno de los dos métodos alternativos para resolver ciertos tipos de problemas de cinética del cuerpo rígido, el método trabajo energía. A continuación en la unidad tres se utilizan el método impulso-cantidad de movimiento para resolver problemas de cinética del cuerpo rígido. Ninguno de estos dos últimos métodos vale para resolver todo tipo de problemas. No obstante, cuando se puedan aplicar estos métodos particulares, suelen dar la solución de manera más sencilla que con el método de la segunda ley de Newton. La cuarta unidad trata del análisis de las fuerzas dinámicas a las que están sujetos los elementos de una maquinaria, 1 Sistema de Asignación y Transferencia de Créditos Académicos

2 3. COMPETENCIAS A DESARROLLAR Competencias específicas: Aplica los conocimientos de la dinámica del cuerpo rígido en la determinación de las fuerzas que se presentan durante la operación de maquinaria en general. Competencias genéricas: Competencias instrumentales Capacidad de análisis y síntesis Capacidad de organizar y planificar Conocimientos generales básicos Conocimientos básicos de la carrera Comunicación oral y escrita en su propia lengua Habilidades de gestión de información(habilidad para buscar y analizarinformación proveniente de fuentes diversas Solución de problemas Toma de decisiones. Competencias interpersonales Capacidad crítica y autocrítica Trabajo en equipo Habilidades interpersonales Compromiso ético Competencias sistémicas Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica Habilidades de investigación Capacidad de aprender Capacidad de adaptarse a nuevas situaciones Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad) Liderazgo Habilidad para trabajar en forma autónoma Preocupación por la calidad

3 4. HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de elaboración o revisión Dirección de Institutos Tecnológicos Descentralizados; México, D.F. Octubre del Participantes Representante de la carrera de ingeniería mecánica del Instituto Tecnológico Superior de Alvarado, del Instituto Tecnológico Superior de Tepexi de Rodríguez, del Instituto Tecnológico Superior de Monclova, del Tecnológico de Estudios Superiores de Tianguistenco e Instituto Tecnológico Superior de Cajeme Evento Análisis y enriquecimiento de las propuestas de la Especialidad de Mantenimiento Industrial diseñada por los Tecnológicos. Definición del Programa de Especialidad de Mantenimiento Industrial de la carrera de Ingeniería Mecánica 5. OBJETIVO GENERAL DEL CURSO Aplicar los conocimientos de la dinámica del cuerpo rígido en la determinación de las fuerzas que se presentan durante la operación de maquinaria en general. 6. COMPETENCIAS PREVIAS Aplicar de Estática: Fundamentos de las leyes de Newton, equilibrio de la partícula, diagrama de cuerpo libre y sistemas equivalentes de fuerzas. Comprender, modelar y aplicar las leyes y teorías del movimiento de partículas y cuerpos rígidos. Definir y analizar la posición, desplazamiento, velocidad y aceleración de los diversos tipos de movimientos que experimenta un cuerpo rígido. Analizar las relaciones entre las fuerzas que actúan en un cuerpo rígido, la forma y la masa del mismo, y el movimiento producido.

4 7. TEMARIO Unidad Temas Subtemas 1 Cinética en el plano de cuerpos rígidos. Fuerzas y aceleraciones 2 Cinética en el plano de cuerpos rígidos. Método de trabajo y energía 3 Cinética en el plano de cuerpos rígidos. Método de impulso y momento 4 Análisis de fuerzas dinámicas en maquinaria 1.1. Introducción 1.2. Ecuaciones de movimiento cinético en el plano de un cuerpo rígido Movimiento Traslacional Movimiento Rotacional Movimiento Plano General 1.3. Movimiento plano restringido Rotación no Centroidal Movimiento de Rodadura 2.1. Introducción 2.2. Trabajos realizados sobre un cuerpo rígido Trabajo de una fuerza constante Trabajo de una fuerza variable Trabajo de un peso Trabajo de un resorte Trabajo de un par 2.3. Energías sobre un cuerpo rígido Energía Potencial Energía Cinética 2.4. Principio de Trabajo y Energía 2.5. Conservación de la Energía 3.1. Introducción 3.2. Momento lineal de un cuerpo rígido 3.3. Momento angular de un cuerpo rígido 3.4. Ecuaciones de movimiento Traslación Rotación Movimiento Plano General 3.5. Principio de Impulso y Momento 3.6. Conservación de Momento 3.7. Impacto Excéntrico 4.1. Introducción 4.2. Ecuaciones del movimiento 4.3. Análisis de fuerzas de un eslabón en rotación 4.4. Análisis de fuerzas en los álabes de un rotor 4.5. Análisis de fuerzas de un mecanismo de Yugo Escocés 4.6. Análisis de fuerzas en los eslabones de un mecanismo de Cuatro Barras Articulado 4.7. Análisis de fuerzas de un mecanismo Manivela-Biela- Corredera

5 8. SUGERENCIAS DIDÁCTICAS El docente debe: Tener un dominio total y preciso de conocimiento al abordar los temas y así poder desarrollar la capacidad para coordinar y trabajar en equipo; orientar el trabajo del estudiante y potenciar en él la autonomía, el trabajo cooperativo y la toma de decisiones. Mostrar flexibilidad en el seguimiento del proceso formativo y propiciar la interacción entre los estudiantes. Tomar en cuenta el conocimiento de los estudiantes como punto de partida y como obstáculo para la construcción de nuevos conocimientos. Propiciar actividades de metacognición. Ante la ejecución de una actividad, señalar o identificar el tipo de proceso intelectual que se realizó: una identificación de patrones, análisis, etc. Al principio lo hará el profesor, luego será el alumno quien lo identifique. Ejemplos: reconocer la función matemática que define el movimiento de cuerpos rígidos: comprender la problemática que se está planteando e identificar los parámetros que se presentan y los que se requieren; seleccionar la metodología de solución en base al modelo que se presenta. Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambioargumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre losestudiantes. Ejemplo: trabajar en equipo en la solución de problemas y prácticassolicitadas como trabajo extra clase. Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de estudios a lasque ésta da soporte para desarrollar una visión interdisciplinaria en el estudiante.ejemplos: identificar los tipos de movimiento de un elemento mecánico y su relacióncon otros elementos de una máquina o un sistema mecánico. Propiciar el desarrollo de capacidades intelectuales relacionadas con la lectura,ejemplos: trabajar las actividades prácticas a través de guías escritas, redactarreportes e informes de las actividades de experimentación, exponer al grupo losresultados y conclusiones obtenidas. Propiciar el desarrollo de actividades intelectuales de inducción-deducción y análisissíntesis,que encaminen hacia la investigación. Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicación de los conceptos,modelos y metodologías que se van aprendiendo en el desarrollo de la asignatura. Proponer problemas que permitan al estudiante la integración de contenidos de laasignatura con distintas asignaturas, para su análisis y solución. Cuando los temas lo requieran, hacer uso de las nuevas tecnologías en el desarrollode la asignatura e utilizar medios audiovisuales para una mejor comprensión delestudiante. Proponer problemas que deba resolver utilizando software.

6 9. SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN Presentar examen escrito Presentar trabajos de investigación Exposición de temas Elaborar proyectos físicos Presentar reporte de prácticas 10. UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Cinética en el plano de cuerpos rígidos. Fuerzas y aceleraciones Aplicar el método de fuerzas y aceleraciones para el análisis de cuerpos rígidos sometidos a fuerzas Realizar una investigación acerca de la Segunda Ley de Newton para cuerpos rígidos Analizar la Segunda Ley de Newton para cuerpos rígidos Resolver problemas de la cinética de cuerpos rígidos por el método de la Segunda Ley de Newton Unidad 2: Cinética en el plano de cuerpos rígidos. Método de trabajo y energía Aplicar el método de trabajo y energía para el Realizar una investigación acerca del análisis de cuerpos rígidos sometidos a fuerzas Trabajo y Energía realizado en los cuerpos rígidos Analizar el método de Trabajo y Energía para cuerpos rígidos Resolver problemas de la cinética de cuerpos rígidos por el método del Trabajo y Energía Unidad 3: Cinética en el plano de cuerpos rígidos. Método de impulso y momento Aplicar el método de impulso y momento para el análisis de cuerpos rígidos sometidos a fuerzas Realizar una investigación acerca del Impulso y Momento realizado en los cuerpos rígidos Analizar el método de Impulso y Momento para cuerpos rígidos Resolver problemas de la cinética de cuerpos rígidos por el método del Impulso y Momento Unidad 4: Análisis de fuerzas dinámicas en maquinaria Aplicar el análisis de fuerzas en maquinaria Analizar las ecuaciones del movimiento dinámico de una máquina Analizar las fuerzas en diversas máquinas

7 11. FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Beer F. P., Johnston E. R. Jr. y Clausen W. E. Mecánica Vectorial para Ingenieros. Dinámica. Editorial McGraw Hill. 7ma. Edición 2. Hibbeler R.C. Ingeniería Mecánica. Dinámica. Editorial Pearson Educación. 7ma. Edición 3. Shigley J. E. y Vicker J. J. Jr. Teoría de Máquinas y Mecanismos. Editorial McGraw Hill 4. Mabie H. H. y Reinholtz Ch. F. Mecanismos y Dinámica de Maquinaria. Editorial LimusaWiley. 2da. Edición. 5. Norton R. L.Diseño de Maquinaria. Editorial McGraw Hill 12. PRÁCTICAS PROPUESTAS 1. Realizar una investigación de un caso real de máquina o mecanismo donde exista un movimiento plano general para resolverlo mediante el método de fuerzas y aceleraciones. 2. Realizar una investigación de un caso real de máquina o mecanismo donde exista un movimiento plano general para resolverlo mediante el método de conservación de energía. 3. Realizar una investigación de un caso real de máquina o mecanismo donde exista un movimiento plano general para resolverlo mediante el método de impulso y momento. 4. Realizar una investigación de un caso real de máquina o mecanismo para obtener las fuerzas en él.