Fecha de elaboración: Agosto de 2004 Fecha de última actualización: Julio de Presentación

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1 Programa elaborado por: PROGRAMA DE ESTUDIO MECÁNICA Programa Educativo: Licenciatura en Física Área de Formación : Sustantiva Profesional Horas teóricas: 3 Horas prácticas: 2 Total de Horas: 5 Total de créditos: 8 Clave: F1026 Tipo : Asignatura Carácter de la asignatura Obligatoria Fís. Carlos González Arias Fecha de elaboración: Agosto de 2004 Fecha de última actualización: Julio de 2010 Seriación explícita Asignatura antecedente: Introducción a la Mecánica Sí Asignatura Subsecuente: Electromagnetismo Seriación implícita Conocimientos previos: No Presentación La mecánica es la parte de la física que estudia el movimiento de los cuerpos. Su estudio ha constituido una base F1026 Mecánica 1/10

2 fundamental en el desarrollo de las ciencias. Uno de sus alcances es que sus leyes de conservación aplicadas adecuadamente en otras áreas de la física, permiten estudiar analíticamente diferentes fenómenos físicos El presente curso tiene varias componentes: proporcionar un acercamiento inicial a la física como disciplina formal, contribuir al desarrollo de habilidades cognitivas tales como las de generar pensamiento crítico y analítico, así como también de resolver problemas. Objetivo General Que el alumno conozca los fundamentos de la mecánica clásica y adquiera una visión amplia de dicho campo de estudio, superando los preconceptos más comunes en éste ámbito y describiendo algebraicamente los conceptos físicos. Competencias que se desarrollaran en esta asignatura El estudiante aprenderá como explicar el movimiento de las partículas y de cuerpos extendidos, aplicando según el caso, las Leyes de Newton, el Teorema del Trabajo y la Energía, la Conservación de la Energía, la Conservación del Momento Lineal o Angular, entre otros conceptos y resultados de esta disciplina. Durante el desarrollo de los temas, el estudiante irá incorporando en su mente, la estructura conceptual de la asignatura e irá adquiriendo la habilidad para aplicar y resolver problemas relacionados con los temas mencionados antes. Con esto el estudiante aprende estrategias implícitas y explícitas, para enfrentar y resolver problemas de esta área del conocimiento, adquiriendo la habilidad crítica para discernir en su caso, la aplicación de conceptos y métodos de resolución convenientes. Competencias del perfil de egreso que apoya esta asignatura Impartirá docencia en los niveles básico y superior para mejorar la calidad de la educación. Diseñará experimentos, a partir del conocimiento de los fenómenos físicos para la solución de problemas. Aplicará en forma experta, técnicas experimentales conocidas para la solución de problemas. Generará y aplicará los principios, leyes, métodos y técnicas de la física en el campo experimental para comprender y explicar fenómenos relacionados con el campo profesional. F1026 Mecánica 2/10

3 Generará y aplicará conocimiento científico en el campo de la física teórica para comprender y explicar fenómenos relacionados con el campo profesional. Escenario de aprendizaje El escenario de aprendizaje para esta asignatura es principalmente el salón de clases. También se considera la asistencia a una sala audiovisual, para ver la proyección de películas o diapositivas sobre los temas de la asignatura. Asimismo se considera la asistencia a la biblioteca o al centro de cómputo, para búsqueda de información y también eventualmente la asistencia a eventos académicos como foros o ciclos de conferencias sobre temas de física que suelen organizarse en nuestra institución. Perfil sugerido del docente El perfil ideal del docente que imparte esta asignatura, es de preferencia alguien que ya la haya impartido o que posea una formación académica tal que haya tomado muchos cursos sobre los temas considerados en este programa de estudios. Se sugiere que los docentes tomen algunos cursos o diplomados relacionados con la didáctica, como por ejemplo sobre el tema de la evaluación y habilidades didácticas, entre otros. Contenido Temático Unidad No. Objetivo particular 1 DINÁMICA DE LA PARTÍCULA Comprender la relevancia de las leyes de Newton en el estudio del movimiento, su aplicación a diferentes tipos de sistemas, así como diferenciar entre fuerzas reales e inerciales. Hrs. Estimadas: 20 F1026 Mecánica 3/10

4 Temas 1.1. Sistemas de referencia 1.2. Primera ley de Newton 1.3. Segunda ley de Newton 1.4. Tercera Ley de Newton Tipos de fuerzas: reales e inerciales 1.6. Fuerzas de Fricción Resultados del aprendizaje El alumno: - Distinguirá los sistemas de referencia inerciales de los no inerciales. - Identificará a las fuerzas como la causa de los cambios en el estado de movimiento de un objetopartícula y utilizará las leyes que los rigen para predecir el movimiento subsecuente del mismo. - Distinguirá entre fuerzas reales y fuerzas inerciales Sugerencias didácticas Se sugiere al profesor: Presentar un diagrama o un mapa conceptual sobre los temas de esta unidad. Presentar cada uno de los temas resolviendo las preguntas y problemas relacionados con las leyes del movimiento en diversas circunstancias, destacando situaciones que se presentan en la vida cotidiana. También se pueden realizar experimentos demostrativos en clase, relacionados con la temática analizada, utilizando material accesible. Estrategias y criterios de evaluación Evaluación deberá ser continua considerando la participación y la realización de ejercicios en clase, así como las tareas para llevar a casa. El profesor podrá designar un porcentaje a cada uno de los siguientes aspectos: - Examen escrito: el primer examen parcial. - Exposiciones orales - Tareas y - Trabajo en equipo Hacer uso de equipo audiovisual para proyectar diapositivas. Proyectar películas cortas sobre las Leyes de Newton o encargar de tarea que los estudiantes las busquen y F1026 Mecánica 4/10

5 Unidad No. Objetivo particular 2 vean en la red Internet. TRABAJO Y ENERGÍA Entender los conceptos de trabajo y energía, aprender la diferencia entre fuerzas conservativas y no conservativas. Hrs. Estimadas: 20 Temas 2.1. Producto escalar 2.2. Trabajo 2.3. Teorema del trabajo y la energía cinética 2.4. Fuerzas conservativas y energía potencial 2.5. Energía potencial del resorte 2.6. Energía potencial gravitacional 2.7. Ley de conservación de la energía mecánica Resultados del aprendizaje El alumno: - Comprenderá el concepto de trabajo en física y calculará el trabajo asociado con fuerzas de distinta índole. - Entenderá el concepto de energía, y el papel fundamental que juega en el estudio de la física. - Establecerá la equivalencia entre trabajo y energía. - Distinguirá entre fuerzas conservativas y no conservativas. - Aplicará la conservación de la energía a diversos Sugerencias didácticas Se sugiere que el profesor: Presente un diagrama o un mapa conceptual sobre los temas de esta unidad. Establezca el concepto de trabajo y su relación con otros conceptos como el de energía y potencia. Realice el cálculo del trabajo asociado con diferentes tipos de fuerzas. Analice situaciones en donde estén presentes fuerzas de diversa índole, utilizando el teorema del trabajo y la energía. Realice el análisis de sistemas en los cuales la Estrategias y criterios de evaluación Evaluación deberá ser continua considerando la participación y la realización de ejercicios en clase, así como las tareas para llevar a casa. Evaluación mediante el segundo examen parcial, los temas que se hayan tratado. El profesor podrá designar un porcentaje a cada uno de los siguientes aspectos: - Examen escrito: el segundo examen parcial. - Exposiciones orales F1026 Mecánica 5/10

6 tipos de sistemas mecánicos energía mecánica se conserva. Realice experimentos demostrativos relacionados con la temática. Presentar cada uno de los temas resolviendo las preguntas y problemas relacionados con dichos temas. Hacer uso de equipo audiovisual para proyectar diapositivas y películas cortas sobre los temas de Trabajo y Conservación de la energía o encargar de tarea que los estudiantes busquen las películas y las vean en la red Internet. - Tareas y - Trabajo en equipo Unidad No. 3 MOMENTO LINEAL Objetivo particular Comprender los conceptos de momento lineal e impulso para sistemas de una o varias partículas Hrs. Estimadas: 20 F1026 Mecánica 6/10

7 Temas 3.1. Momento lineal para una partícula 3.2. Impulso 3.3. Centro de masa 3.4. Segunda ley de Newton para muchas partículas 3.5. Conservación del momento Resultados del aprendizaje El alumno: - Comprenderá los conceptos de momento lineal para una partícula, impulso, centro de masa y el principio de conservación del momento lineal. - Utilizará las leyes de Newton para describir el movimiento del centro de masa en un sistema complejo. Sugerencias didácticas Presentar un diagrama o un mapa conceptual sobre los temas de esta unidad. Presentar cada uno de los temas resolviendo las preguntas y problemas relacionados. Hacer uso de equipo audiovisual para proyectar diapositivas y películas cortas sobre los temas de Momento lineal y colisiones. Encargar de tarea que los estudiantes busquen las películas y las vean en en la red Internet. Con respecto al desarrollo del temario, se sugiere que el profesor: Destaque que para el análisis de las colisiones es necesario una nueva variable dinámica a la que se denomina momento Estrategias y criterios de evaluación Evaluación deberá ser continua considerando la participación y la realización de ejercicios en clase, así como las tareas para llevar a casa. Evaluación mediante el tercer examen parcial, los temas que se hayan tratado. El profesor podrá designar un porcentaje a cada uno de los siguientes aspectos: - Examen escrito: tercer examen parcial. - Exposiciones orales - Tareas y - Trabajo en equipo F1026 Mecánica 7/10

8 lineal. Resalte la relación que existe entre la fuerza que actúa sobre un objeto en una colisión y el cambio de su momento lineal. Establezca las condiciones que deben cumplirse para que el momento lineal total permanezca constante. Muestre mediante ejemplos que el movimiento de traslación de un sistema de partículas puede analizarse mediante las leyes de Newton, como si toda la masa se concentrara en el centro de masa y como si la fuerza externa total se aplicara en ese punto. Realice experimentos demostrativos relacionados con la temática Unidad No. 4 Objetivo particular DINÁMICA ROTACIONAL Estudiar y aplicar los conceptos de torca, momento de inercia y las condiciones o criterios de equilibrio. Hrs. Estimadas: 20 F1026 Mecánica 8/10

9 Temas 4.1. Velocidad angular 4.2. Aceleración radial y tangencial 4.3. Momento angular 4.4. Torca 4.5. Cuerpo rígido 4.6. Momento de inercia 4.7. Teorema de los ejes paralelos 4.8. Segunda ley de Newton para el movimiento rotacional 4.9. Conservación del momento angular Resultados del aprendizaje El alumno: - Analizará las variables rotacionales que describen la cinemática de la rotación (desplazamiento angular, velocidad angular, aceleración angular). - Realizará cálculos de la torca asociada a una fuerza, del momento angular y de momentos de inercia. - Aplicará las leyes del equilibrio para la rotación y la ley de conservación del momento angular a situaciones diversas Sugerencias didácticas Presentar un diagrama o un mapa conceptual sobre los temas de esta unidad. Presentar cada uno de los temas resolviendo al final las preguntas y problemas relacionados. Hacer uso de equipo audiovisual para proyectar diapositivas y películas cortas sobre los temas de cinemática y dinámica rotacional. Encargar de tarea que los estudiantes busquen las películas de estos temas y las vean en en la red Internet (en Google-video, Youtube o como se denominen en el futuro). Estrategias y criterios de evaluación Evaluación deberá ser continua considerando la participación y la realización de ejercicios en clase, así como las tareas para llevar a casa. El profesor podrá designar un porcentaje a cada uno de los siguientes aspectos: - Examen escrito - Exposiciones orales - Tareas y - Trabajo en equipo Con respecto al desarrollo de los temas, se sugiere que el profesor Describa la cinemática de la F1026 Mecánica 9/10

10 rotación utilizando las variables rotacionales apropiadas y establecer la relación que existe entre estas y sus equivalentes traslacionales. Examine la dinámica de la rotación como la causa del movimiento rotacional. Utilice el concepto de momento angular, destacar su importancia como propiedad dinámica de la rotación y establecer su principio de conservación. Realice experimentos demostrativos relacionados con la temática. Bibliografía básica 1. Resnick, R., Halliday D. y Krane K.S. (2004) Física, Vol. 1. 5ª Ed. México: CECSA. 2. Serway, R. A. y Jewett, J.W. (2004) Física. Texto basado en cálculo,vol. I,3ª Ed.. México: Thomson. 3. Serway R. A. y Jewett, J.W. (2008) Física para Ciencias e ingenierías, Vol. I. 7ª Ed. México: Thomson. 4. Ohanian, H.C. y Markert, J.T. (2009) Física para ingeniería y Ciencias, Vol.1. 3ª Ed. México: McGraw-Hill 5. Sears F.W., et. al. (2004) Física universitaria, Vol ª Ed. México: Pearson Educación. 6. Tipler,P.A y Mosca, G.(2005). Física para la ciencia y la tecnología Vol. 1, 5ª edición, México: Reverté F1026 Mecánica 10/10