IN ST IT UT O POLIT ÉCN ICO N A CION A L SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS

Transcripción

1 CARRERA: Ingeniería Civil PROGRAMA SINTÉTICO ASIGNATURA: Dinámica de la Partícula SEMESTRE: Segundo OBJETIVO GENERAL: El alumno analizará el comportamiento dinámico de los cuerpos, considerados como partículas, aplicando las leyes de la Dinámica: las tres leyes del movimiento o de Newton, las leyes de las fuerzas, el principio del trabajo y la energía y el principio del impulso y la cantidad de movimiento. CONTENIDO SINTÉTICO: I Il Ill IV V Sistemas de unidades Cinemática de la partícula Leyes del movimiento Trabajo y energía Impulso y cantidad de movimiento METODOLOGÍA: Comprensión mediante la descripción de las leyes de la dinámica para aplicarlas al análisis del movimiento de los cuerpos por parte de los alumnos. Resolución del orden de 160 ejercicios, en clase y extra-clase. Resolución por parte del profesor de aproximadamente 90 ejemplos, como modelaje a los alumnos. Explicación del profesor y realización de experimentos cualitativos y cuantitativos en el aula y en el laboratorio. Estudio de la bibliografía, explicaciones del profesor y realización de experimentos cuantitativos y cualitativos. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Tres exámenes departamentales Entrega del 80% como mínimo de los ejercicios extra clase. Los ejercicios extra clase valdrán del 20 % al 30 % de cada calificación parcial, el complemento será el valor de los exámenes. Para presentar exámenes extraordinarios es requisito entregar el 100% de los ejercicios extra clase. BIBLIOGRAFÍA: Apuntes de Dinámica. Academia de Hidráulica (en elaboración). Problemario de Dinámica, Academia de Hidráulica (en elaboración). R.C. Hibbeler. Mecánica para Ingenieros Dinámica CECSA. México, 2ª Edición, Beer y Johnston. Mecánica vectorial para Ingenieros Mc Graw Hill. México, 5ª Edición, Resnick y Halliday Física. CECSA. México, 3ª Edición, García Díaz R. El sistema internacional de unidades Trillas.

2 ESCUELA: Superior de Ingeniería y Arquitectura Unidad Zacatenco CARRERA: Ingeniería civil OPCIÓN: COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO: ASIGNATURA: Dinámica de la Partícula SEMESTRE: Segundo CLAVE: HIDII0704 CRÉDITOS: 9 VIGENTE: Agosto, 2004 TIPO DE ASIGNATURA: Teórica MODALIDAD: ESCOLARIZADA TIEMPOS ASIGNADOS HORAS/SEMANA/TEORÍA: 4.5 HORAS/SEMANA/PRÁCTICA: HORAS/SEMESTRE/TEORÍA: 81.0 HORAS/SEMESTRE/PRÁCTICA: HORAS/TOTALES: 81.0 PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Hidráulica REVISADO POR: Subdirección Académica APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo Consultivo del IPN. Ing. José Luis Minaburo Castillo

3 ASIGNATURA: DINÁMICA DE LA PARTÍCULA CLAVE: HIDII0704 HOJA: 2 DE: 9 FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA La asignatura de Dinámica de la Partícula permite que el alumno desarrolle las herramientas conceptuales y metodológicas para la comprensión del movimiento de los cuerpos, lo que implica la asimilación y dominio de los principios y leyes de la Mecánica Clásica en grado de aplicación (a la solución de problemas), así como las habilidades de análisis, de interpretación y de relación (síntesis) de las expresiones matemáticas de dichas leyes con el comportamiento físico de los cuerpos. Por ello la asignatura aporta algunas de las bases más importantes en la formación de los ingenieros civiles, en lo conceptual, lo metodológico y en la aplicación y desarrollo de las habilidades matemáticas y de interpretación de la realidad física. La estrategia fundamental de aprendizaje es la solución de gran cantidad de ejemplos y ejercicios, (del orden de 250) de los diferentes temas y con diversas características en forma y contenido, por lo que desarrolla la habilidad intelectual para resolver problemas, en particular de la materia, pero esta habilidad mental (que es una de las definiciones de inteligencia) puede extrapolarse fácilmente a otras áreas. Además fomenta cualidades y valores como agilidad mental, disciplina intelectual, organización, rigurosidad metodológica, tenacidad, constancia, tolerancia a fuertes cargas de trabajo y profesionalismo. Dinámica de la partícula es antecedente de otras asignaturas de varias academias como: Hidráulica Estructuras, Geotecnia, Vías terrestres y Construcción. Sus antecedentes son los cursos de Física del bachillerato, Álgebra, Cálculo Diferencial e Integral, y Álgebra de vectores. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno analizará el comportamiento dinámico de los cuerpos, considerados como partículas, aplicando las leyes de la Dinámica: las tres leyes del movimiento o de Newton, las leyes de las fuerzas, el principio del trabajo y la energía y el principio del impulso y la cantidad de movimiento.

4 ASIGNATURA: DINÁMICA DE LA PARTÍCULA CLAVE: HIDII0704 HOJA: 3 DE: 9 UNIDAD l NOMBRE: Sistemas de unidades OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno realizará conversiones de sistemas de unidades utilizando los métodos de transformación, los factores de conversión básicos, y obtendrá factores de conversión de los conceptos físicos. TEMA T E M A S Antecedentes históricos. El sistema métrico decimal. El sistema internacional de unidades. Fenómeno, ley y conceptos físicos. Conceptos fundamentales y derivados. Masa y peso. Sistemas técnicos y absolutos. Unidades de los conceptos físicos en cada sistema. Métodos de transformación de unidades. Ejemplos y ejercicios (EyE.) de obtención de factores de conversión y de transformación de unidades HORAS T P EC B 2B 5C CLAVE BIBLIOGRÁFICA Subtotal ESTRATEGIA DIDÁCTICA Explicación de la parte teórica, modelaje para la solución de ejemplos, de obtención de factores de conversión y de transformación de unidades por parte del profesor. Solución de cuestionarios y de ejercicios, obtención de factores de conversión y de transformación de unidades por parte del alumno, en clase y extra-clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Ejercicios extra-clase y participaciones 30%. Examen 70%.

5 ASIGNATURA: DINÁMICA DE LA PARTÍCULA CLAVE: HIDII0704 HOJA: 4 DE: 9 UNIDAD ll NOMBRE: Cinemática de la partícula OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno describirá matemáticamente el movimiento de una partícula en una y dos dimensiones. TEMA T E M A S Conceptos básicos: Dinámica, su objeto de estudio. Cinemática y cinética. Concepto de partícula. Posición, sistemas de referencia, desplazamiento, trayectoria, distancia recorrida, velocidad media, velocidad instantánea, rapidez, aceleración media, aceleración instantánea. Movimiento rectilíneo con aceleración variable. Ejemplos y ejercicios (EyE). Movimiento rectilíneo con aceleración constante. EyE. Gráficas v-t, x-t y a-t. EyE. Movimientos simultáneos y dependientes. EyE. Movimiento curvilíneo con coordenadas rectangulares: Tiro parabólico. EyE. Coordenadas normal y tangencial. Movimiento circular. EyE. HORAS T P EC 4.5 1B 2B 3B 4B CLAVE BIBLIOGRÁFICA ESTRATEGIA DIDÁCTICA Subtotal Explicación de la teoría y solución cuantitativa y/o cualitativa de ejemplos (20 mínimos) por parte del profesor. Realización de experimentos cualitativos y cuantitativos en el laboratorio de Hidráulica. Solución de cuestionarios y de gran cantidad de ejercicios por parte del alumno, en clase y extra-clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Ejercicios extra-clase y participaciones 30%. Examen 70%.

6 ASIGNATURA: DINÁMICA DE LA PARTÍCULA CLAVE: HIDII0704 HOJA: 5 DE: 9 UNIDAD lll NOMBRE: Leyes del Movimiento OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará las leyes del movimiento (o de Newton) y las características de las fuerzas en el análisis del movimiento de cuerpos, considerados como partículas. TEMA T E M A S Conceptos básicos: Fuerza, masa, inercia, Primera ley, reposo y equilibrio. Segunda ley, ley de gravitación universal, peso. Tercera ley. Diagrama de cuerpo libre. EyE. Fuerza de fricción estática y cinética. Fuerza normal. Ejemplos y ejercicios de aplicación de la segunda ley con movimiento rectilíneo: fricción, planos inclinados, poleas, interacción de dos bloques. Segunda ley coordenadas normal y tangencial. Fuerza centrípeta. EyE. HORAS T P EC B 2B 3B 4B 5C CLAVE BIBLIOGRÁFICA ESTRATEGIA DIDÁCTICA Subtotal Explicación de la teoría y solución cuantitativa y/o cualitativa de ejemplos (25 mínimos) por parte del profesor. Estudio del material didáctico impreso (apuntes). Solución de cuestionarios y de gran cantidad de ejercicios (40 mínimos), por parte del alumno, en clase y extra-clase, hasta lograr el dominio de los temas. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Ejercicios 30% Examen 70%

7 ASIGNATURA: DINÁMICA DE LA PARTÍCULA CLAVE: HIDII0704 HOJA: 6 DE: 9 UNIDAD lv NOMBRE: Trabajo y energía OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará el método del trabajo y la energía, y el principio de la conservación de la energía en el análisis del movimiento de cuerpos (predominando los casos en que intervienen fuerzas elásticas) y determinará la potencia y la eficiencia de sistemas mecánicos elementales. TEMA T E M A S Ecuación del trabajo y la energía. Concepto de trabajo. Trabajo de una fuerza constante, de fuerza variable, de un peso, de una fuerza elástica. Principio del trabajo y la energía para una partícula y para un sistema de partículas. Ejemplos y ejercicios de aplicación del principio del trabajo y la energía Conservación de la energía. Fuerzas conservativas y no conservativas. Principio de conservación de la Energía. EyE. Potencia y eficiencia. EyE. 9.0 HORAS T P EC 9.0 1B 2B 3B 4B CLAVE BIBLIOGRÁFICA ESTRATEGIA DIDÁCTICA Subtotal Explicación de la teoría y solución cuantitativa y/o cualitativa de ejemplos (15 mínimos), por parte del profesor. Estudio del material didáctico impreso (apuntes). Solución de cuestionarios y de gran cantidad de ejercicios por parte del alumno (20 mínimo), en clase y extra-clase, hasta lograr el dominio de los temas. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Ejercicios 30% Examen 70%

8 ASIGNATURA: DINÁMICA DE LA PARTÍCULA CLAVE: HIDII0704 HOJA: 7 DE: 9 UNIDAD V NOMBRE: Impulso y cantidad de movimiento OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará el método del impulso y la cantidad de movimiento, en el análisis del movimiento de cuerpos, principalmente en los casos que intervienen fuerzas constantes y fuerzas que dependen del tiempo. TEMA T E M A S Ecuación del impulso y la cantidad de movimiento para una partícula. Impulso de una fuerza constante y una variable. EyE. Ecuación del impulso y la cantidad de movimiento para un sistema de partículas. EyE. Conservación de la cantidad de movimiento. EyE. Ecuación del impulso y la cantidad de movimiento angulares. EyE. 4.5 HORAS T P EC 4.5 1B 2B 3B CLAVE BIBLIOGRÁFICA ESTRATEGIA DIDÁCTICA Subtotal Explicación de la teoría y solución cuantitativa y/o cualitativa de ejemplos (10 mínimos) por parte del profesor. Estudio del material didáctico impreso (apuntes). Solución de cuestionarios y de gran cantidad de ejercicios (15 mínimos) por parte del alumno, en clase y extra-clase, hasta lograr el dominio de los temas. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Ejercicios 30% Examen 70%

9 ASIGNATURA: DINÁMICA DE LA PARTÍCULA CLAVE: HIDII0704 HOJA: 8 DE: 9 RELACION DE PRÁCTICAS PRACT. 1 NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN Cinemática: I Laboratorio de Ingeniería MRUA y Tiro parabólico Hidráulica 2 Tipos de fuerzas: peso, normal, fricción, elástica, II Laboratorio de Ingeniería Hidráulica 3 Máquinas simples III Laboratorio de Ingeniería Hidráulica 4 Impulso y cantidad de movimiento V Laboratorio de Ingeniería Hidráulica Total 6.0

10 ASIGNATURA: DINÁMICA DE LA PARTÍCULA CLAVE: HIDII0704 HOJA: 9 DE: 9 PERÍODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 1er. parcial l y ll Para presentar exámenes parciales es requisito la entrega del 80% de los (6 semanas) ejercicios extra-clase. 2do. parcial (6 semanas) 3er. parcial (6 semanas) lll y lv hasta tema 4.3 IV y V, desde 4.4 hasta 5.6 Es obligatoria la asistencia a las prácticas y su valor será del 10% de cada parcial Los ejercicios extra clase valdrán del 20 % al 30 % de cada calificación parcial, el complemento será el valor de los exámenes. La calificación final será el promedio de los tres parciales. Para presentar exámenes extraordinarios es requisito entregar el 100% de los ejercicios extra-clase. CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 Apuntes de Dinámica. Academia de Hidráulica. (en elaboración) Problemario de Dinámica. Academia de Hidráulica (en elaboración) R.C. Hibbeler. Mecánica para Ingenieros. Dinámica. CECSA, México 2ª Edición, Beer y Johnston. Mecánica Vectorial para Ingenieros. Mc Graw Hill, México, 5ª Edición Resnick y Halliday Física. CECSA, México, 3ª Edición, García Díaz R. El Sistema Internacional de Unidades. Trillas

11 PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA: Superior de Ingeniería y Arquitectura Unidad Zacatenco CARRERA: Ingeniería Civil SEMESTRE Segundo ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM. OTROS CURSOS ACADEMIA: Hidráulica ASIGNATURA: Dinámica de la Partícula ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Ingeniero Civil (deseable grado de maestría) 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno analizará el comportamiento dinámico de los cuerpos, considerados como partículas, aplicando las leyes de la Dinámica: las tres leyes del movimiento o de Newton, las leyes de las fuerzas, el principio del trabajo y la energía y el principio del impulso y la cantidad de movimiento. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS EPERIENCIA PROFESIONAL HABILIDADES ACTITUDES Dominio de la Dinámica. Un año impartiendo cursos de Dinámica para Ingeniería. Comunicación. Establecimiento de climas favorables para el aprendizaje. Manejo de grupos y facilidad para transmitir conocimientos. Uso de materiales didácticos. Positivas ante el alumnado. Respeto (buena relación maestro-alumno) Tolerancia. Ética. Responsabilidad científica. Superación docente y profesional. Criterio. ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ Ing. Lucio Rosales Ramírez (TM) Ing. Hermilo Díaz Bautista (TV) M. en C Demetrio Galíndez López Ing. José Luis Minaburo Castillo PRESIDENTE DE ACADEMIA SUBDIRECTOR ACADÉMICO DIRECTOR DEL PLANTEL FECHA: Agosto 2004