UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL LISANDRO ALVARADO DECANATO DE INGENIERIA CIVIL DINAMICA. CARÁCTER: Obligatoria DENSIDAD HORARIA HT HP HS THS/SEM

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Salvador Gil Hernández
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UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL LISANDRO ALVARADO DECANATO DE INGENIERIA CIVIL DINAMICA CARÁCTER: Obligatoria PROGRAMA: Ingeniería Civil DEPARTAMENTO: Ingeniería Estructural CODIGO SEMESTRE DENSIDAD

1 UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL LISANDRO ALVARADO DECANATO DE INGENIERIA CIVIL DINAMICA CARÁCTER: Obligatoria PROGRAMA: Ingeniería Civil DEPARTAMENTO: Ingeniería Estructural CODIGO SEMESTRE DENSIDAD HORARIA HT HP HS THS/SEM PRE-REQUISITO IV PROFESOR(ES): Ing. José Grimán Ing. Freddy Palencia Ing. Manuel Martínez Ing. Juan C. Gómez SELLO Y FIRMA AUTORIZADA Página 1 de 7

2 FUNDAMENTACION DEL PROGRAMA DE ESTUDIO La Dinámica es la parte de la Mecánica dirigida al estudio de los cuerpos en movimiento. Está dividida en dos partes, una de ellas la Cinemática que estudia la geometría del movimiento de partículas y cuerpos rígidos, sin considerar las causas del movimiento, estableciendo relaciones entre posición, velocidad, aceleración y tiempo. La otra parte es la Cinética, la cual se ocupa del estudio del movimiento de partículas y cuerpos rígidos, relacionando las fuerzas que actúan sobre los cuerpos con la masa de los mismos y con la aceleración que experimentan estos cuerpos. De esta forma si se conocen las componentes de la resultante de las fuerzas se pueden determinar las componentes de la aceleración, o en caso contrario si las componentes de aceleración son conocidas, se pueden determinar las componentes de la resultante de las fuerzas que se deben aplicar para reproducir el movimiento deseado. Sobre la base de los conceptos estudiados en Dinámica se pueden analizar las vibraciones mecánicas de partículas y cuerpos rígidos. El estudio de las vibraciones mecánicas es fundamental para la Ingeniería Estructural en el estudio del movimiento y de las fuerzas de inercia que se inducen en estructuras que son perturbadas o separadas de su posición equilibrio por fuerzas externas perturbadoras de naturaleza periódica. Así mismo, los conceptos estudiados en Dinámica, le permitirán al futuro Ingeniero Civil comprender los procedimientos del diseño geométrico de carreteras, sobre todo en lo que corresponde al diseño de curvas horizontales y verticales, porque para esto son fundamentales los conceptos de componentes normales y tangenciales de la aceleración de un automóvil. En fin mediante la Dinámica, el Ingeniero Civil, tendrá la capacidad de determinar las fuerzas que actúan sobre cualquier componente de máquina o estructura, relacionadas con el movimiento que este cuerpo experimenta. La Dinámica también proporciona al Ingeniero Civil, los conceptos básicos para el estudio de la Mecánica de Fluidos. DESCRIPCION DEL PROGRAMA En el desarrollo del Programa de Dinámica se pretende analizar los problemas relacionados con el estudio del movimiento de partículas y cuerpos rígidos y con las interacciones que se presentan en ellos durante este proceso. En el estudio de esta asignatura se busca desarrollar en el estudiante de Ingeniería Civil la capacidad de analizar cualquier problema en forma lógica y simple y de aplicar principios bien conocidos en su solución (Comisión Curricular, 1993). El programa de Dinámica está dividido en cinco unidades. La primera unidad trata de la Cinemática y Cinética de partículas según la Segunda Ley de Newton. La segunda unidad continúa con la Cinética de partículas, siguiendo los métodos de la energía y la cantidad de movimiento, en la segunda unidad se trata también con sistemas de partículas. En la tercera unidad se estudia la Cinemática de cuerpos rígidos. La unidad cuatro trata del estudio del movimiento de cuerpos rígidos en un plano, por medio de los conceptos de fuerzas y aceleraciones. Finalmente en la unidad cinco se estudian las vibraciones mecánicas. OBJETIVO TERMINAL DE LA ENSEÑANZA El estudiante de Ingeniería Civil deberá ser capaz de analizar problemas de movimiento de partículas y cuerpos rígidos en forma lógica y sencilla aplicando conceptos y principios de la Dinámica Página 2 de 7

3 I Cinemática y Cinética de Analizar problemas de cinemática del movimiento Partículas rectilíneo de una o varias partículas. Analizar problemas de cinemática del movimiento 24 curvilíneo de una o varias partículas. Aplicar los conceptos y principios relativos a la 22 % cinética de partículas en la solución de problemas de movimiento de partículas. Introducción al curso. 1 CINEMÁTICA DE PARTÍCULAS Posición, velocidad y aceleración. Determinación del movimiento de una partícula. Movimiento rectilíneo uniforme. Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. Movimiento de varias partículas. Solución gráfica de problemas de movimiento rectilíneo. 7 MOVIMIENTO CURVILÍNEO DE PARTÍCULAS Vectores de posición, velocidad y aceleración. Rapidez de cambio de un vector. Componentes rectangulares de velocidad y aceleración. Movimiento relativo a un sistema de referencia en traslación. Componentes tangencial y normal. Componentes radial y transversal. Problemas. CINÉTICA DE PARTÍCULAS Introducción. Segunda Ley de Newton del movimiento. Cantidad de movimiento lineal. Rapidez de cambio de la cantidad de movimiento lineal. Ecuaciones de movimiento. Equilibrio dinámico. Cantidad de movimiento angular. Rapidez de cambio de la cantidad de movimiento angular. Ecuaciones de movimiento en componentes radial y transversal. Movimiento bajo la acción de una fuerza central. Conservación de la cantidad de movimiento angular.. Problemas Página 3 de 7

4 II Cinética de Partículas: Métodos de Analizar problemas de Cinética de partículas aplicando Energía, Cantidad de Movimiento. métodos de energía y cantidad de movimiento. Sistemas de Partículas Analizar problemas de movimiento de Sistemas de Partículas % Presentación de los contenidos. Clase Magistral. Empleo de recursos audiovisuales, modelo y CINÉTICA DE PARTÍCULAS: MÉTODOS DE LA ENERGÍA Y LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO. Introducción. Trabajo realizado por una fuerza. Energía cinética de una partícula. Principio del trabajo y la energía. Aplicaciones del principio del trabajo y la energía. Potencia y eficiencia. Energía potencial. Fuerzas conservativas. Conservación de la energía. Movimiento bajo la acción de una fuerza central conservativa. Principio del impulso y la cantidad de movimiento. Movimiento impulsivo. Problemas. 10 SISTEMAS DE PARTÍCULAS. Introducción. Aplicación de las leyes de Newton. Fuerzas inerciales o efectivas. Cantidad de movimiento lineal y angular. Movimiento del centro de masa. Cantidad de movimiento angular con respecto a su centro de masa. Conservación de la cantidad de movimiento. Energía cinética. Principio del trabajo y la energía. Conservación de la energía. Principio del impulso y la cantidad de movimiento. Problemas Página 4 de 7

5 III UNIDAD Cinemática de los cuerpos Rígidos % Analizar problemas de cinemática de la rotación de un cuerpo rígido en torno a un eje fijo. Analizar problemas de cinemática del movimiento general en un plano de un cuerpo rígido y de sistemas de cuerpos rígidos. Analizar el movimiento general en el plano en función de un parámetro. CINEMÁTICA DE LOS CUERPOS RÍGIDOS. Introducción. Traslación. Rotación con respecto a un eje fijo. Ecuaciones que definen la rotación de un cuerpo rígido alrededor de un eje fijo. Movimiento general en un plano. Velocidad absoluta y velocidad relativa. Centro instantáneo de rotación. Aceleración absoluta y relativa. Análisis del movimiento general en el plano en función de un parámetro. Problemas Página 5 de 7

6 IV Movimiento de Cuerpos Rígidos en Aplicar los conceptos y principios relativos a la un Plano: Fuerza y Aceleraciones cinética de cuerpos rígidos en la solución de problemas de movimiento plano de cuerpos rígidos. Diez (10) 15 % MOVIMIENTO DE CUERPOS RÍGIDOS EN UN PLANO: FUERZAS Y ACELERACIONES. Introducción. Ecuaciones del movimiento de un cuerpo rígido. Cantidad de movimiento angular. Principio de D Alembert. Solución de problemas relacionados con el movimiento de un cuerpo rígido. Sistemas de cuerpos rígidos. Movimiento en el plano restringido. Problemas Página 6 de 7

7 V Vibraciones Mecánicas Analizar problemas de vibraciones mecánicas de partículas y cuerpos rígidos. Diez (10) 20 % VIBRACIONES SIN AMORTIGUAMIENTO Vibraciones libres de partículas. Movimiento armónico simple. Péndulo simple (solución aproximada). Vibraciones libres de cuerpos rígidos. Aplicación del principio de conservación de la energía. Vibraciones forzadas. 5 VIBRACIONES AMORTIGUADAS Vibraciones libres amortiguadas. Vibraciones forzadas amortiguadas. Problemas. 5 Hibbeler, R. C. Mecánica para Ingenieros. Dinámica. Prentice Hall Nota: Se reservan 8 horas para las evaluaciones a ser aplicadas en horas de clase Página 7 de 7

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