Programa de Estudios. Universidad Nacional de Asunción Facultad de Ingeniería. I. Identificación. Asignatura: ESTÁTICA Código : 13015

Transcripción

1 Programa de Estudios I. Identificación Asignatura: ESTÁTICA Código : Semestre : 3º Carrera : Ingeniería Civil Ingeniería Industrial Ingeniería Electromecánica Ingeniería Mecánica Ingeniería Mecatrónica Departamento : Estabilidad Profesor : Hugo Jesus Tamas Lima Horas Semestrales : 90hs Horas Teorícas-Practicas: 6h Horas de Laboratorio : No aplica Nº de Créditos : 6 (seis) Prerrequisitos : Física 1, Algebra lineal 2,Cálculo 2 Año de elaboración : 2013 II FUNDAMENTACION La asignatura de Estática es fundamental en una carrera de Ingeniería, ya que es una asignatura básica de las Ciencias de la Ingeniería en la que se establecen los principios que posteriormente servirán de base para el análisis y cálculo de estructuras. Para el desarrollo de la asignatura se recurre a clases teóricas de carácter presencial para transmitir los fundamentos teóricos y posteriormente se recurren a clases prácticas también de carácter presencial para poder aplicar los conceptos teóricos en problemas de ingeniería. Se considera necesario para un buen desarrollo de la asignatura tener conocimiento previo de la parte de la física relacionada a la mecánica clásica, así como de nociones básicas de cálculo y algebra lineal. Teléfono y Fax: / 4 - Casilla de Correo / 6

2 III OBJETIVOS GENERAL Desarrollar la capacidad de analizar cualquier problema de equilibrio de forma lógica y sencilla; Aplicar los principios básicos de la Estática para la solución de problemas de equilibrio estáticamente determinados; y Desarrollar la capacidad de analizar e interpretar los resultados numéricos obtenidos y definir el resultado correcto para un problema de equilibrio estáticamente determinado. Desarrollar la capacidad de analizar la estabilidad del equilibrio de estructuras compuestas de elementos rígidos. IV CONTENIDO UNIDAD 1 INTRODUCCION 1.1 DEFINICIÓN DE LA MECANICA 1.2 CONCEPTOS FUNDAMENTALES 1.3 IDEALIZACIONES 1.4 PRINCIPIOS Y LEYES DE LA MECANICA NEWTONIANA 1.5 SUBDIVISIÓN DE LA MECANICA 1.6 DEFINICION DE ESTATICA UNIDAD 2 ESTATICA DE LA PARTICULA 2.1 FUERZA SISTEMAS DE FUERZAS CLASIFICACION FUERZAS EN EL PLANO SOBRE UNA PARTICULA 2.2 RESULTANTE DE DOS FUERZAS 2.3 RESULTANTE DE VARIAS FUERZAS CONCURRENTES 2.4 DESCOMPOSICIÓN DE UNA FUERZA EN SUS COMPONENTES 2.5 COMPONENTES RECTANGULARES DE UNA FUERZA EN EL PLANO 2.6 ADICION DE FUERZAS SUMANDO SUS COMPONENTES RECTANGULARES X e Y FUERZAS EN EL ESPACIO SOBRE UNA PARTICULA 2.7 COMPONENTES RESTANGULARES DE UNA FUERZA EN EL ESPACIO 2.8 SUMA DE FUERZAS CONCURRENTES EN EL ESPACIO DIAGRAMA DEL CUERPO LIBRE Y EQUILIBRIO DE UNA PARTICULA 2.9 DIAGRAMA DEL CUERPO LIBRE PARA UNA PARTICULA 2.10 EQUILIBRIO DE UNA PARTICULA EN EL PLANO Y EN EL ESPACIO UNIDAD 3 CUERPO RIGIDO SISTEMA EQUIVALENTES DE FUERZA 3.1 CUERPO RIGIDO CONCEPTO 3.2 MOMENTO DE UNA FUERZA CON RESPECTO A UN PUNTO 3.3 TEOREMA DE VARIGNON 3.4 COMPONENTES RECTANGULARES DEL MOMENTO DE UNA FUERZA 3.5 MOMENTO DE UNA FUERZA RESPECTO A UN EJE DADO 3.6 MOMENTO DE UN PAR 3.7 PARES EQUIVALENTES 3.8 SUMA DE PARES 3.9 DESCOMPOSICIÓN DE UNA FUERZA DADA EN UNA FUERZA APLICADA EN O Y UN PAR DE FUERZAS 3.10 REDUCCIÓN DE UN SISTEMA DE FUERZAS A UNA FUERZA Y UN PAR 3.11 SISTEMA EQUIVALENTES DE FUERZAS 3.12 REDUCCION DE UN SISTEMA DE FUERZAS A UNA LLAVE DE TORSIÓN O TORSOR. Teléfono y Fax: / 4 - Casilla de Correo / 6

3 UNIDAD 4 EQUILIBRIO DE CUERPOS RIGIDOS 4.1 INTRODUCCION 4.2 DIAGRAMA DEL CUERPO LIBRE PARA UN CUERPO RIGIDO EQUILIBRIO DE UN CUERPO RIGIDO EN DOS DIMENSIONES 4.3 REACCIONES EN APOYOS Y CONEXIONES BIDIMENSIONALES 4.4 EQUILIBRIO DEL CUERPO RIGIDO EN DOS DIMENSIONES 4.5 REACCIONES ESTATICAMENTE INDETERMINADAS. RESTRICCIONES PARCIALES. 4.6 EQUILIBRIO DE UN CUERPO RIGIDO SUJETO A DOS FUERZAS 4.7 EQUILIBRIO DE UN CUERPO RIGIDO SUJETO A TRES FUERZAS EQUILIBRIO DE UN CUERPO RIGIDO EN TRES DIMENSIONES 4.8 EQUILIBRIO DE UN CUERPO RIGIDO EN TRES DIMENSIONES 4.9 REACCIONES EN LOS PUNTOS DE APOYO Y CONEXIONES PARA UNA ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL UNIDAD 5 FRICCION 5.1 INTRODUCCION 5.2 LEYES DE LA FRICCION SECA. COEFICIENTES DE FRICCION 5.3 ANGULOS DE FRICCION 5.4 PROBLEMAS QUE INVOLUCRAN FRICCION SECA 5.5 CUÑAS 5.6 FRICCION EN BANDAS UNIDAD 6 FUERZAS DISTRIBUIDAS 6.1 INTRODUCCION AREAS Y LINEAS 6.2 CENTRO DE GRAVEDAD DE UN CUERPO BIDIMENSIONAL 6.3 CENTROIDES DE AREAS Y LINEAS 6.4 PRIMEROS MOMENTOS DE AREAS Y LINEAS 6.5 PROPIEDADES DE EJES DE SIMETRIA Y PUNTOS DE SIMETRIA PARA DETERMINACION DE CENTROIDES 6.6 PLACAS Y ALAMBRES COMPUESTOS 6.7 DETERMINACION DE CENTROIDES POR INTEGRACION 6.8 TEOREMAS DE PAPPUS GULDINUS 6.9 CARGAS DISTRIBUIDAS EN VIGAS 6.10 FUERZAS SOBRE SUPERFICIES SUMERGIDAS VOLUMENES 6.11 CENTRO DE GRAVEDAD DE UN CUERPO TRIDIMENSIONAL. CENTROIDE DE UN VOLUMEN 6.12 CUERPOS COMPUESTOS 6.13 DETERMINACION DE CENTROIDES DE VOLUMENES POR INTEGRACION UNIDAD 7 MOMENTO DE INERCIA Y PRODUCTO DE INERCIA 7.1 INTRODUCCION 7.2 MOMENTOS DE INERCIA DE AREAS 7.3 DETERMINACION DEL MOMENTO DE INERCIA DE UN AREA POR INTEGRACION 7.4 MOMENTO POLAR DE INERCIA 7.5 RADIO DE GIRO DE UN AREA 7.6 TEOREMA DE LOS EJES PARALELOS O TEOREMA DE STEINER PARA MOMENTOS DE INERCIA DE AREAS 7.7 MOMENTOS DE INERCIA DE AREAS COMPUESTAS 7.8 PRODUCTO DE INERCIA Teléfono y Fax: / 4 - Casilla de Correo / 6

4 7.9 EJES PRINCIPALES Y MOMENTOS PRINCIPALES DE INERCIA 7.10 CIRCULO DE MOHR PARA MOMENTOS Y PRODUCTOS DE INERCIA 7.11 MOMENTO DE INERCIA DE MASAS 7.12 TEOREMA DE LOS EJES PARALELOS PARA MOMENTOS DE INERCIA DE MASAS 7.13 MOMENTO DE INERCIA DE PLACAS DELGADAS 7.14 DETERMINACION DEL MOMENTO DE INERCIA DE UN CUERPO TRIDIMENSIONAL POR INTEGRACION 7.15 MOMENTOS DE INERCIA DE CUERPOS COMPUESTOS 7.16 MOMENTO DE INERCIA DE UN CUERPO CON RESPECTO A UN EJE ARBITRARIO QUE PASA POR UN PUNTO. PRODUCTOS DE INERCIA DE MASAS 7.17 ELIPSOIDE DE INERCIA. EJES PRINCIPALES DE INERCIA 7.18 DETERMINACION DE LOS EJES Y LOS MOMENTOS PRINCIPALES DE INERCIA DE UN CUERPO DE FORMA ARBITRARIA UNIDAD 8 ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS 8.1 INTRODUCCION ARMADURAS 8.2 DEFINICIÓN DE UNA ARMADURA 8.3 ARMADURAS SIMPLES 8.4 ANALISIS DE ARMADURAS MEDIANTE EL METODO DE LOS NUDOS 8.5 NUDOS BAJO CONDICIONES ESPECIALES DE CARGA 8.6 ARMADURAS ESPACIALES 8.7 ANALISIS DE ARMADURAS POR EL METODO DE LAS SECCIONES 8.8 ARMADURAS FORMADAS POR VARIAS ARMADURAS SIMPLES O ARMADURAS COMPUESTAS ARMAZONES Y MAQUINAS 8.9 ESTRUCTURAS QUE CONTIENEN ELEMENTOS SUJETOS A FUERZAS MULTIPLES 8.10 ANALISIS DE UN ARMAZON 8.11 ARMAZONES QUE DEJAN DE SER RIGIDOS CUANDO SE SEPARAN DE SUS SOPORTES 8.12 MAQUINAS UNIDAD 9 FUERZAS INTERNAS 9.1 INTRODUCCION A LAS FUERZAS INTERNAS 9.2 FUERZA AXIAL FUERZA CORTANTE MOMENTO DE FLEXION Y MOMENTO DE TORSIÓN EN MIEMBROS ESTRUCTURALES 9.3 FUERZAS INTERNAS EN UNA VIGA RECTA ISOSTATICA 9.4 FUERZAS INTERNAS EN VIGAS ARTICULADAS EN LINEA RECTA ISOSTATICA 9.5 FUERZAS INTERNAS EN BARRAS POLIGONALES PLANAS Y ESPACIALES ISOSTATICAS 9.6 CONVENCION DE SIGNOS Y SENTIDOS 9.7 DIAGRAMAS DE ESFUERZOS AXIALES, ESFUERZOS CORTANTES, ESFUERZO DE MOMENTO FLECTOR Y ESFUERZO DE MOMENTO TORSOR EN VIGA RECTA, EN VIGAS ARTICULADAS EN LINEA RECTA Y BARRAS POLIGONALES PLANAS Y ESPACIALES ISOSTATICAS 9.8 RELACIONES ENTRE CARGA, FUERZA CORTANTE Y MOMENTO DE FLEXION 9.9 INTRODUCCION A LOS CABLES FLEXIBLES 9.10 CABLES CON CARGAS CONCENTRADAS 9.11 CABLE CON CARGA UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDA EN LA HORIZONTAL O CABLE PARABOLICO UNIDAD 10 METODO DEL TRABAJO VIRTUAL 10.1 INTRODUCCION 10.2 DESPLAZAMIENTO Y TRABAJO Teléfono y Fax: / 4 - Casilla de Correo / 6

5 10.3 FUERZAS QUE NO REALIZAN TRABAJO 10.4 TRABAJO NULO REALIZADO POR VARIAS FUERZAS 10.5 TRABAJO DE UN PAR DE FUERZAS 10.6 DESPLAZAMIENTO VIRTUAL 10.7 PRINCIPIO DEL TRABAJO VIRTUAL APLICACIONES 10.8 APLICACION DEL PRINCIPIO DEL TRABAJO VIRTUAL UTILIZANDO EL CENTRO INSTANTANEO DE ROTACION 10.9 TRABAJO DE UNA FUERZA EN UN DESPLAZAMIENTO FINITO TRABAJO DE UN PAR DE FUERZAS EN UNA ROTACIÓN FINITA TRABAJO DE UN PESO EN UN DESPLAZAMIENTO FINITO TRABAJO DE LA FUERZA EJERCIDA POR UN RESORTE EN UN DESPLAZAMIENTO FINITO ENERGIA POTENCIAL ENERGIA POTENCIAL y EQUILIBRIO PRINCIPIO DEL TRABAJO VIRTUAL EN TERMINOS DE ENERGIA POTENCIAL ESTABILIDAD DEL EQUILIBRIO V METODOLOGIA Entre las estrategias metodológicas utilizadas en la cátedra de Estática el docente debe: Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicación de los conceptos, modelos y metodologías que se van aprendiendo en el desarrollo de la asignatura. Utilizar medios audiovisuales para una mejor comprensión del estudiante cuando los temas lo requieran. Propiciar el uso de nuevas tecnologías para el desarrollo de la asignatura. Propiciar el desarrollo de actividades intelectuales de inducción deducción y análisis síntesis, que encaminen hacia la investigación. Propiciar el desarrollo de capacidades intelectuales relacionadas con la lectura, la escritura y la expresión oral. Relacionar los contenidos de la asignatura con las demás asignaturas del plan de estudios a las que da soporte para desarrollar una visión interdisciplinaria en el estudiante. Observar y analizar fenómenos y problemáticas propias del campo ocupacional. VI Evaluación 1. El alumno tendrá derecho a Examen Final siempre que: a La asistencia mínima a clases Teóricas sea del 70 (setenta) %. b La asistencia mínima a clases Prácticas sea del 70 (setenta) %. c El puntaje mínimo acumulado en la evaluación de proceso sea de 35 (treinta y cinco) puntos. 2. Durante el periodo académico se realizarán dos (2) Trabajos Prácticos. a Al 100 % de cada Trabajo Práctico le corresponderá 5 (cinco) puntos. b El Trabajo Práctico será individual y a realizarse en local de la FIUNA en fecha, hora y temario a ser comunicado con por lo menos una semana de anticipación al Trabajo Práctico. c Los trabajos prácticos constarán de preguntas o ejercicios teóricos y ejercicios prácticos. d En los Trabajos Prácticos no podrán utilizarse celulares, libros, formularios, tablas matemáticas, solucionarios, apuntes de clase o cualquier otro tipo de apuntes. Solamente se podrá utilizar calculadora. 3. Durante el periodo académico habrá dos Exámenes Parciales. a Al 100 % del primer Examen Parcial le corresponderá 24 (veinte y cuatro) puntos. b Al 100 % del segundo Examen Parcial le corresponderá 36 (treinta y seis) puntos. Teléfono y Fax: / 4 - Casilla de Correo / 6

6 c El temario del primer Examen Parcial, así como la fecha y hora será indicado con por lo menos una semana de anticipación. d El temario del segundo Examen Parcial, así como la fecha y hora será indicado con por lo menos una semana de anticipación. e Los Exámenes Parciales constarán de dos partes, una Teórica y otra Práctica. f En la parte Teórica no podrán utilizarse celulares, formularios, calculadoras, tablas matemáticas, libros, solucionarios, apuntes de clase o cualquier otro tipo de apuntes. g En la parte Teórica el alumno debe desarrollar los temas en las hojas a ser entregadas por la cátedra. h En la parte Práctica no podrán utilizarse formularios y tablas matemáticas, libros, solucionarios, apuntes de clase o cualquier otro tipo de apuntes. Solamente se podrá utilizar calculadora. 4. El Examen Final constará de dos partes, una Teórica y otra Práctica. a En la parte Teórica no podrán utilizarse celulares, formularios, calculadoras, tablas matemáticas, libros, solucionarios, apuntes de clase o cualquier otro tipo de apuntes. b En la parte Teórica el alumno debe desarrollar los temas en las hojas a ser entregadas por la cátedra. c En la parte Práctica no podrán utilizarse formularios y tablas matemáticas, celulares, libros, solucionarios, apuntes de clase o cualquier otro tipo de apuntes. Solamente se podrá utilizar calculadora. 5. Le será retirado el Trabajo Práctico, el Examen Parcial o el Examen Final, y será calificado con cero (0) en el Trabajo Práctico y en el Examen Parcial y con uno (1) en el Examen Final, sin perjuicio de otras sanciones previstas por el Régimen Disciplinario del Reglamento General de la U.N.A., al alumno que durante la realización del Trabajo Práctico, del Examen Parcial o del Examen Final. a copie o intente realizar cualquier tipo de fraude o acto incompatible con la actividad de evaluación o con la disciplina de la misma. b se comunique o intente comunicarse con otro alumno. 6. La calificación final de los alumnos que cursen la signatura Estática y participen de las actividades que integran la evaluación del proceso (asistencia a clases teóricas y prácticas, trabajos prácticos y exámenes parciales), del segundo ciclo académico del 2012, se hará conforme al Reglamento Académico de la FIUNA vigente. VII Bibliografía 1. MECANICA VECTORIAL PARA INGENIEROS ESTATICA; BEER, Ferdinand; JOHNSTON, Russell; MASUREK, David & EISENBERG, Elliot McGraw Hill/Interamericana Editores S.A. Novena Ed. (2010) 2. INGENIERIA MECANICA - ESTATICA; HIBBELER, Russel PEARSON Educación, México, Decimo segunda Ed. (2010) 3. MECANICA PARA ENGENHARIA - ESTATICA; MERIAM, James & KRAIGE, Glenn LTC Editora, Brasil; Sexta Ed. (2009) 4. MECANICA PARA INGENIERIA ESTATICA; BEDFORD, Anthony & FOWLER, Wallace PEARSON Educación, México; Quinta Ed. (2008) 5. INGENIERIA MECANICA ESTATICA; PYTEL, Andrew & KIUSALAAS, Jaan CENGAGE Learning Latinoamérica, México; Tercera Ed. (2012) Teléfono y Fax: / 4 - Casilla de Correo / 6