Nombre de la asignatura: FISICA I (3-2-8) Nivel: Licenciatura Carrera: INGENIERÅA ELECTRÄNICA Çrea académica: CIENCIAS BASICAS Clave:

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1 D I R E C C I ÄN G E N E R A L D E I N S T I T U T O S T E C N O L Ä G I C O S 1. IDENTIFICACIÄN DEL PROGRAMA DESARROLLADO POR UNIDADES DE APRENDIZAJE Nombre de la asignatura: FISICA I (3-2-8) Nivel: Licenciatura Carrera: INGENIERÅA ELECTRÄNICA Çrea académica: CIENCIAS BASICAS Clave: 2. Historia del programa Lugar y fecha de elaboraciñn Instituto TecnolÑgico de Orizaba Agosto 2003 Instituto TecnolÑgico de Tijuana octubre 2003 Instituto TecnolÑgico de Mexicali Participantes: Mesa de trabajo de fösica Dr. Felipe RamÖrez Romero Lic. JosÉ Ramos Osuna Ing. Ariel Lizárraga Lizárraga comité de consolidaciñn Observaciones académicocurriculares DiseÜo y elaboraciñn de una propuesta en la reuniñn nacional de evaluaciñn curricular RevisiÑn de la propuesta, análisis y desarrollo completo del programa avalado por la H. Academia de IngenierÖa ElectrÑnica del ITT 1

2 3. UbicaciÅn de la asignatura a) RelaciÅn con otras materias del plan de estudio A N T E R I O R E S P O S T E R I O R E S ASIGNATURAS TEMAS ASIGNATURAS TEMAS Matemáticas I Aplicaciones de la derivada FÖsica II Campos magnetostáticos InducciÑn electromagnética Control I Sistema masa-resorte-amortiguador rectilöneo y angular b) AportaciÅn de la asignatura al perfil del egresado Adquirirá los conocimientos básicos que le permitirán comprender las ciencias de la ingenieröa. Le facilitará la interpretaciñn y modelaciñn de los fenñmenos de las ciencias de la ingenieröa. Le facilitará resolver creativamente los problemas de ingenieröa 4. Objetivo General El alumno aplicará las leyes y principios fundamentales de la mecánica a la soluciñn de problemas prácticos y adquirirá bases para cursos posteriores. 2

3 5. Temario UNIDAD T E M A S S U B T E M A S I Cinemática de la partöcula y del cuerpo rögido 1.1 Sistema internacional de unidades ConversiÑn de unidades. 1.2 Movimiento rectilöneo Desplazamiento, velocidad y aceleraciñn Movimiento uniforme y uniformemente acelerado Movimiento relativo CaÖda libre de cuerpos. 1.3 Movimiento curvilöneo Componentes rectangulares de la velocidad y la aceleraciñn Movimiento de proyectiles Componentes tangencial y normal de la velocidad y la aceleraciñn Movimiento circular uniforme y no uniforme. 1.4 Movimiento de cuerpo rögido. II III IV CinÉtica de la partöcula y del cuerpo rögido Trabajo, energöa cinética y conservaciñn de energöa. IntroducciÑn a la estática de la partöcula y del cuerpo rögido TraslaciÑn y rotaciñn. 2.1 Leyes de Newton Enunciados y esquemas de visualizaciñn Diagramas de cuerpo libre. 2.2 ResoluciÑn de ecuaciones Fuerzas constantes Fuerzas de resistencia y fuerzas de fricciñn. 2.3 Aplicaciones a movimiento rectilöneo. 2.4 Aplicaciones a movimiento curvilöneo. 2.5 Momento de una fuerza Centro de masa y momento de inercia de un cuerpo rögido Movimiento de rotaciñn de un cuerpo rögido. 3.1 Concepto de trabajo Calculo del trabajo para diferentes fuerzas. 3.2 Teorema del trabajo y la energöa Concepto de energöa cinética Aplicaciones. 3.3 Potencia. 3.4 Fuerzas conservativas y no conservativas Concepto de energöa potencial Aplicaciones. 3.5 Teorema de conservaciñn de la energöa mecánica DemostraciÑn del teorema Aplicaciones. 3.6 Oscilaciones armñnicas. 3.7 Sistemas que involucran fuerzas no conservativas 4.1 Fuerzas en el plano y en el espacio. 4.2 Equilibrio de una partöcula. 4.3 Momento de una fuerza Respecto a un punto Respecto a un eje Momento de un par. Pares equivalentes. Suma de pares. 4.4 Reacciones en apoyos y conexiones. 4.5 Equilibrio de cuerpos rögidos. 3

4 6. Aprendizajes requeridos Efectuar operaciones con funciones y graficarlas con o sin ayuda del software. Aplicar la derivada de una funciñn. 7. Sugerencias didçcticas - Facilitar el razonamiento y la reflexiñn matemática de los fenñmenos y leyes de la cinemática y dinámica de la partöcula. - Proporcionar casos o ejemplos de problemas reales, cotidianos y actuales relacionados con la ingenieröa eléctrica y electrñnica - Generar actividades de aprendizaje que despierten el interés y motivaciñn del alumno, resolviendo problemas prácticos que ayuden a comprender y aprender significativamente los conceptos, fundamentos y leyes de la cinemática y dinámica de la partöcula. - Utilizar software actualizado (mathlab, mathcad, matemática, maple, etc) como ayuda didáctica en todas las unidades de aprendizaje. - Visitar páginas de internet relacionadas con los temas propuestos de las unidades de aprendizaje. - Mantener interacciñn retroalimentadora permanente con las áreas de las asignaturas posteriores a FÖsica I a fin de enriquecer aàn más con sugerencias y experiencias didácticas aprobadas en reuniones de academia. - Utilizar software y videos para reforzar los experimentos de laboratorio. 8. Lineamientos de evaluaciån Revisar los reportes y actividades realizadas en el laboratorio, de acuerdo a un formato previamente establecido 1. Considerar la participaciän en las actividades programadas en la materia: o ParticipaciÄn en clases o Cumplimiento de tareas y ejercicios o ExposiciÄn de temas o asistencia o paneles o participaciän en congresos o concursos 1 4

5 Aplicar exåmenes escritos considerando que no sea el factor decisivo para la acreditaciän del curso. Considerar el desempeço integral del alumno 9. Unidades de aprendizaje NâMERO DE UNIDAD: I NOMBRE DE LA UNIDAD: CINEMATICA DE LA PARTICULA Y DEL CUERPO RIGIDO OBJETIVO ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE BIBLIO- GRAFIA El alumno aplicará las leyes que explican el movimiento de los cuerpos utilizando los modelos de partöcula y cuerpo rögido en la soluciñn de problemas de ingenieröa. 1.1 Convertir unidades de un sistema a otro. 1.2 Utilizar el modelo de la partöcula en la descripciñn del movimiento. 1.3 Aplicar las ecuaciones de movimiento en una y dos dimensiones. 1.4 Resolver problemas que ilustren diferentes movimientos de partöculas. 1.5Utilizar el modelo de cuerpo rögido en la descripciñn del movimiento de traslaciñn y rotaciñn. 1.6 Representar gráficamente los diferentes tipos de movimiento. 1.7 Usar software para modelar los diferentes tipos de movimiento. 1.8 Realizar prácticas de laboratorio y proyectos extraclase en apoyo a la comprensiñn de los contenidos. 1, 2, 3, 4 5

6 NâMERO DE UNIDAD: II NOMBRE DE LA UNIDAD: CINETICA DE LA PARTICULA Y DEL CUERPO RIGIDO OBJETIVO ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE BIBLIO- GRAFIA El alumno aplicará las leyes de Newton en la soluciñn de problemas de ingenieröa 1. Enunciar la ley de la inercia y analizar el concepto de sistema de referencia inercial, fuerza y segunda ley de Newton 2. Analizar la ley de acciñn-reacciñn 3. Aplicar la 2ä ley de Newton en el estudio de movimientos uni y bidimensional. 6. Aplicar el concepto de movimiento de una fuerza en la soluciñn de problemas que involucren el movimiento y equilibrio de un cuerpo rögido. 7. Identificar los conceptos de centro de masa y momento de inercia de un cuerpo rögido y aplicarlos a la soluciñn de problemas. 8. Describir el movimiento de rotaciñn alrededor de un eje fijo. 9. Realizar prácticas de laboratorio y proyectos extraclase en apoyo a la comprensiñn de los contenidos 1, 2, 4, 5 6

7 NâMERO DE UNIDAD: II NOMBRE DE LA UNIDAD: TRABAJO, ENERGIA CINETICA Y CONSERVACION DE LA ENERGIA OBJETIVO ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE BIBLIO- GRAFIA Aplicar los conceptos de 1. Interpretar geométricamente el concepto de trabajo. 1, 2, 3, 4, trabajo y energöa en la soluciñn de problemas de movimiento de los cuerpos 2. Aplicar el teorema de trabajo y energöa para diferentes tipos de fuerza y movimientos en dos dimensiones. 3. Identificar el concepto de fuerzas conservativa y establecer la analogöa entre el potencial y la energöa potencial.. 4. Aplicar el teorema de conservaciñn de la energöa mecánica a la soluciñn de problemas de movimiento. 5. Realizar prácticas de laboratorio y proyectos extraclase en apoyo a la comprensiñn de los contenidos 6. Investigar en los sitios web aplicaciones que involucren los temas vistos en la unidad. 6 NâMERO DE UNIDAD: IV NOMBRE DE LA UNIDAD: INTRODUCCION A LA ESTATICA DE LA PARTICULA Y DEL CUERPO RIGIDO OBJETIVO ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE BIBLIO- GRAFIA Aplicar el concepto de equilibrio de una partöcula en la soluciñn de problemas prácticos 1. Distinguir diferentes tipos de equilibrio de un cuerpo 2. Aplicar el concepto de equilibrio de una partöcula en diferentes casos. 3. Realizar ejercicios de equilibrio de cuerpos rögidos. 4. Investigar en los sitios web aplicaciones que involucren los temas vistos en la unidad. 3, 7, 8 7

8 5. BibliografÉa bçsica y complementaria 1. RESNICK ROBERT, HALLIDAY DAVID, KRANE KENNETH S. FISICA I Ed. C.E.C.S.A. 2. FISHBANE, GARIOROWICKZ, THORNTON FISICA PARA CIENCIAS E INGENIERIA Ed. PRENTICE HALL 3. BEER FERDINAD, JOHNSTON RUSSEL MECANICA VECTORIAL PARA INGENIEROS 6a EdiciÑn Ed. McGRAW HILL 4. SERWAY RAYMOND A. FISICA, VOL. I Ed. McGRAW-HILL 5. HIBBELER R. C. INGENIERIA MECANICA 4a EdiciÑn Ed. C.E.C.S.A. 6. MERIAM J. L. MECANICA PARA INGENIEROS Edit. REVERTE 7. SANDOR B. J. INGENIERIA MECANICA Edit. REVERTE 8. BEDFOR A., FOWLER W. MECANICA PARA INGENIERIA Edit. ADDISON WESLEY 9. http//jersey.uoregon.edu/vlab/ Prácticas propuestas 1. Calculo de posiciñn y velocidad en el Movimiento rectilöneo uniforme y uniformemente acelerado 2. Calculo de posiciñn, velocidad y aceleraciñn de un cuerpo en caöda libre 3. Calculo de posiciñn, velocidad y aceleraciñn de un cuerpo en tiro parabñlico 4. Calculo de la cantidad de movimiento lineal 8

9 5. ComprobaciÑn de la primera y segunda ley del equilibrio de cuerpo rögido 9