PROGRAMA DE ASIGNATURA. ASIGNATURA: Elementos de Física AÑO: 2015 CARÁCTER: Obligatoria CARRERA/s: Profesorado en Matemática

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Jesús Maldonado Chávez
hace 7 años
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1 PROGRAMA DE ASIGNATURA ASIGNATURA: Elementos de Física AÑO: 2015 CARÁCTER: Obligatoria CARRERA/s: Profesorado en Matemática RÉGIMEN: cuatrimestral CARGA HORARIA: 120 hs. UBICACIÓN en la CARRERA: Primer año - Primer cuatrimestre FUNDAMENTACIÓN Y OBJETIVOS El curso se orienta a iniciar al alumno en el método de abordaje de los problemas de la Física. El objeto de estudio es la cinemática y dinámica de cuerpos puntuales y sistemas de partículas. También se abordará el estudio de conceptos básicos de electromagnetismo. Se espera que el alumno aprenda a resolver problemas sencillos, interpretando correctamente sus enunciados, trabajando con diferentes tipos de representaciones (verbal y gráfica, entre otras) de los datos y resultados y formalizando su descripción matemática. Se pretende que el alumno aprenda a participar del diálogo didáctico que se genera en cada clase y que obtenga la formación necesaria para abordar problemas de física y su correspondiente modelización. También se familiarizará al estudiante con la utilización de material existente en internet y software de simulación que permitan una mejor comprensión de los temas desarrollados. CONTENIDO Unidad 1: Presentación general del curso. Posición de un cuerpo en la recta. Sistema de Coordenadas. Coordenada de un punto. Distancia entre dos puntos. Unidades de medida. Cambio de sistemas de coordenadas. Relación entre posición y tiempo. Función de movimiento en una dimensión. Continuidad de la función de movimiento. Representación gráfica. Ejemplos de funciones de movimiento Unidad 2:. Caracterización de la rapidez del movimiento. Velocidad media entre dos instantes de tiempo. Velocidad instantánea. La velocidad en función del tiempo. Variación de la velocidad. Aceleración del movimiento. Ejemplos. Análisis de funciones de movimiento. Relación entre aceleración, velocidad y función de movimiento. Integración de las funciones de movimiento. Unidad 3: Localización de un cuerpo puntual en el plano. Sistema de coordenadas cartesianas ortogonales. Distancia al origen. Distancia entre dos puntos. Funciones de movimiento. Trayectoria. Ejemplos. Interpretación de gráficos. Encuentro de Elementos de Física Página 1 de 5

2 móviles en el plano. Desplazamiento y camino recorrido. Unidad 4: Repaso de vectores en el plano. Descomposición de vectores. Versores ortogonales. Bases en el plano. Componentes. Suma de vectores. Producto escalar entre dos vectores. Proyección de un vector en una dirección dada. Unidad 5: Vector posición. Función vectorial del movimiento. Vector velocidad media. Velocidad vectorial instantánea. Derivada de un vector. Significado del módulo, dirección y sentido del vector velocidad. Aceleración instantánea. Aceleración tangencial y normal. Ejemplos. Relación entre las funciones vectoriales aceleración, velocidad y vector posición de un cuerpo. Ejemplo de aplicación: Movimiento con aceleración constante. Trayectoria de un proyectil. Alcance del proyectil. Unidad 6: Sistema de coordenadas polares. Relación entre coordenadas cartesianas y polares. Movimiento circular. Velocidad angular, aceleración angular. Descomposición de la aceleración en componentes normal y paralela a la trayectoria. Unidad 7: Cambio de coordenadas. Traslación del origen de coordenadas. Composición de movimientos. Transformaciones de Galileo. Teorema de adición de las velocidades. Velocidad relativa. Aceleración relativa. Unidad 8: La noción de fuerza. Medición de fuerzas por medio de resortes. La fuerza como magnitud vectorial. Composición de fuerzas. Primera, segunda y tercera Ley de Newton. Masa de un cuerpo. Condición de equilibrio del punto material. El concepto de masa puntual. Ecuación de movimiento para una masa puntual. Ejemplos: Fuerza nula. Fuerza constante. Peso de un cuerpo. Caída libre de los cuerpos y tiro en el vacío. Energías cinética, potencial y total del movimiento en caída libre. Tensiones en hilos. Ejemplos. Fuerzas de vínculo. Fuerzas de contacto. Ejemplos. Fuerza Centrípeta. Fuerzas de rozamiento estático y dinámico. Coeficientes de rozamiento. Fuerza límite de rozamiento estático. Ejemplos. Unidad 9: Ley de Gravitación Universal. Masa inercial y gravitatoria. Tiro vertical a gran distancia. Velocidad en función de la distancia al centro de la Tierra. Velocidad de escape. Satélite en órbita circular. Energías cinética, potencial y total. Variación del peso de los cuerpos con la altura. Movimiento oscilatorio armónico. Ecuación de movimiento. Solución de la ecuación. Frecuencia angular. Período y frecuencia. Constantes de integración: amplitud y fase inicial. Energía potencial y total para este movimiento. Cuerpo suspendido de un resorte. Ecuación de movimiento y su solución. Energía potencial y total. Péndulo ideal o matemático. Ecuación de movimiento. Tensión del hilo. Ecuación de movimiento para pequeñas amplitudes. Su solución. Función de movimiento de un péndulo ideal. Frecuencia angular. Período de oscilación. Energía potencial y total. Elementos de Física Página 2 de 5

3 Unidad 10: Interacción entre dos masas puntuales. Tercera Ley de Newton. Momento lineal de una partícula y de un sistema de partículas. Fuerzas interiores y exteriores al sistema. Teorema de conservación del momento lineal. Centro de masa. Vector posición y velocidad del centro de masa. Variación del momento lineal del sistema por acción de fuerzas exteriores. Producto vectorial. Propiedades. Momento de un vector. Momento de un par de vectores. Vector velocidad angular. Momento angular de una masa puntual. Momento de una fuerza. Momento angular de un par de masas puntuales en interacción. Ejemplo: fuerza central. Momento angular de un sistema de partículas. Momentos de fuerzas, interiores y exteriores al sistema mecánico. Variación del momento angular de un sistema de partículas por acción de momentos de fuerzas exteriores. Unidad 11: Integrales de línea. Trabajo de una fuerza. Campo de fuerzas. Algunos ejemplos. Campos conservativos. Campo uniforme, gravitatorio y elástico. Trabajo de las fuerzas de campos conservativos. Energía potencial. Fuerza derivada de un potencial. Trabajo de fuerzas no conservativas. Análisis cualitativo del movimiento de una partícula en un campo conservativo: caso unidimensional. Pozos y barreras de potencial. Puntos de equilibrio estable e inestable. Puntos de retorno. Movimiento finito e infinito. Potencia. Unidades. Unidad 12: La carga y el campo eléctrico, Ley de Coulomb, Campo eléctrico y líneas de campo. Potencial eléctrico, Energía potencial electrostática. Aplicaciones y ejemplos. Campo producidos por distribuciones de cargas puntuales, esferas uniformemente cargadas, lineas de carga, planos cargados. Conductores y aisladores. Teorema de Gauss. Unidad 13: Movimiento de partículas cargadas en campos magnéticos, Fuerza de Lorentz. Movimiento en campos magnéticos y eléctricos uniformes. Unidad 14: Campo magnético producido por un hilo conductor infinito. Campo de una lazo de corriente. Fuerza entre conductores. Fuerza electromotriz en espiras en movimiento. Fuerza electromotriz en campos variables con el tiempo. Trabajos prácticos especiales: Trabajo Practico 1: Determinación de la constante de un resorte (método dinámico y estático.. Trabajo practico 2: Determinación de la aceleración de la gravedad utilizando un péndulo. Elementos de Física Página 3 de 5

4 BIBLIOGRAFÍA Física. Resnick, R. - Halliday, D. Tomo 1 y 2. Física Unversitaria Sear F. W. - Zemansky, M. W., Young Hugh D Física Seerway, Raymound A, Tomo 1. Introducción a la Física. Wolfenson A.E. Serie C, Trabajos de Física. Publicaciones de FaMAF, UNC Mecánica elemental. J. G. Roederer. Ed. Eudeba. Introducción al estudio de la Mecánica, Materia y Ondas. U. Ingard y W. Kraushaar. Física. M. Alonso y E. J. Finn. Fondo Ed. Interamericano. METODOLOGÍA DE TRABAJO Se utiliza una modalidad de dictado de clases teórico-prácticas (TEP) y clases prácticas (P). En general se promueve una dinámica participativa que coloca al alumno como eje de la propuesta de enseñanza. En las clases TEP el docente propone una serie de actividades (discusión sobre diferentes cuestiones a resolver, ejercicios, exposición) que desarrolladas en forma compartida, pretenden ayudar a los alumnos a construir, en forma comprensiva, los nuevos conocimientos. En este espacio también se generan estrategias para el control de la evolución del aprendizaje. Por su parte, las clases prácticas orientan al estudiante a comprender los ejercicios y/o situaciones problemáticas que se le plantean en las Guías de Trabajos Prácticos y lo ayudan a diseñar caminos para resolverlos. EVALUACIÓN FORMAS DE EVALUACIÓN Tres exámenes parciales. Los alumnos regulares y libres, deben rendir un examen final en las fechas correspondientes. CONDICIONES PARA OBTENER LA REGULARIDAD Y PROMOCIÓN Regularidad: - Cumplir con un mínimo de 70 % asistencia a clases prácticas. - Dos parciales aprobados (1º y 2º, o bien alguno de ellos y el parcial de recuperación, el cual se tomará el último día de clase). Elementos de Física Página 4 de 5

5 Promoción: - Cumplir con un mínimo de 80 % asistencia a clases prácticas. - Tres parciales aprobados con nota mayor o igual a 6 (seis) y promedio mayor o igual a 7 (siete). Previo a los dos primeros parciales se tomarán parcialitos que consistirán en la resolución de un problema de las guías. El problema seleccionado no podrá ser de los denominados adicionales y debe contener los elementos básicos que deseamos evaluar cómo los han madurado los alumnos. La aprobación de cada uno de los parcialitos acumulará 0,5 puntos que se adicionarán a la nota del parcial. Elementos de Física Página 5 de 5

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