Carrera: PSC-1034 SATCA

Transcripción

1 1.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura: Carrera: Clave de la asignatura: SATCA 1 Resistencia de Materiales Ingeniería en Pesquerías PSC PRESENTACIÓN Caracterización de la asignatura. Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Industrial Pesquero la capacidad para estudiar los problemas de diseño de elementos estructurales que formen parte de estructuras o maquinaria auxiliar para las actividades productivas en el campo de la acuicultura y la pesca aprovechando al máximo las capacidades de los materiales para la construcción de los mismos. Para integrarla se ha hecho un análisis del campo de la física, identificando los temas de la mecánica de los materiales que tienen una mayor aplicación en el quehacer profesional de este ingeniero. Puesto que esta materia dará soporte a otras, más directamente vinculadas con desempeños profesionales; se inserta en la primera mitad de la trayectoria escolar; antes de cursar aquellas a las que da soporte. De manera particular, lo trabajado en esta asignatura se aplica en el estudio de los temas de Esfuerzo y deformación, Energía de deformación y Torsión. Intención didáctica. Se organiza el temario, en cuatro unidades, agrupando los contenidos conceptuales de la asignatura. La idea es abordar reiteradamente los conceptos fundamentales hasta conseguir su comprensión. Se propone abordar los temas desde un punto de vista conceptual, partiendo de la identificación de problemas en el entorno cotidiano o el de desempeño profesional. En la última unidad se analizan las diferentes propiedades en los materiales de mayor utilización en la industria, buscando que del conocimiento se propicie la adecuada utilización de los recursos existentes. El enfoque sugerido para la materia requiere que las actividades prácticas permitan el entendimiento de casos que sirvan de ejemplos prácticos para la solución de nuevos casos en el desarrollo de las actividades propias de la ingeniería. 1 Sistema de asignación y transferencia de créditos académicos

2 En las actividades prácticas sugeridas, es conveniente que el profesor busque sólo guiar a sus alumnos para que ellos aprendan a planificar, que no planifique el profesor todo por ellos, sino involucrarlos en el proceso de planeación. La lista de actividades de aprendizaje no es exhaustiva, se sugieren sobre todo las necesarias para hacer más significativo y efectivo el aprendizaje. Algunas de las actividades sugeridas pueden hacerse como actividad extra clase y comenzar el tratamiento en clase a partir de la discusión de los resultados de las observaciones. Se busca partir de experiencias concretas, cotidianas, para que el estudiante se acostumbre a reconocer los fenómenos físicos en su alrededor y no sólo se hable de ellos en el aula. Es importante ofrecer escenarios distintos, ya sean construidos, artificiales, virtuales o naturales En las actividades de aprendizaje sugeridas, generalmente se propone la formalización de los conceptos a partir de experiencias concretas; se busca que el alumno tenga el primer contacto con el concepto en forma concreta y sea a través de la observación, la reflexión y la discusión que se dé la formalización; la resolución de problemas se hará después de este proceso. Esta resolución de problemas no se especifica en la descripción de actividades, por ser más familiar en el desarrollo de cualquier curso. Pero se sugiere que se diseñen problemas con datos faltantes o sobrantes de manera que el alumno se ejercite en la identificación de datos relevantes y elaboración de supuestos. En el transcurso de las actividades programadas es muy importante que el estudiante aprenda a valorar las actividades que lleva a cabo y entienda que está construyendo su hacer futuro y en consecuencia actúe de una manera profesional; de igual manera, aprecie la importancia del conocimiento y los hábitos de trabajo; desarrolle la precisión y la curiosidad, la puntualidad, el entusiasmo y el interés, la tenacidad, la flexibilidad y la autonomía. Es necesario que el profesor ponga atención y cuidado en estos aspectos en el desarrollo de las actividades de aprendizaje de esta asignatura 3.- COMPETENCIAS A DESARROLLAR Conocer los principales efectos causados por la aplicación de fuerzas exteriores sobre las estructuras o sus elementos, analizar y determinar los efectos internos resultantes, resolver los problemas elementales de diseño y/o selección de elementos sometidos a cargas axiales de tensión, compresión, torsión y de deflexión. Competencias genéricas: Competencias instrumentales Capacidad de análisis Conocimientos básicos de la carrera Comunicación escrita Habilidades básicas de manejo de la computadora

3 Habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas Solución de problemas Toma de decisiones. Competencias interpersonales Habilidades interpersonales Competencias sistémicas Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica Habilidades de investigación Capacidad de aprender Habilidad para trabajar en forma autónoma 4.- HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de elaboración o revisión Instituto Tecnológico de Mazatlán, del 30 de noviembre 2009 al 23 de abril del 2010 Participantes Representante de la Academia de Ingeniería en Pesquerías Observaciones (cambios y justificación) Análisis, enriquecimiento y elaboración del programa de estudio propuesto en la Reunión Nacional de Diseño e Innovación Curricular de la carrera de Ingeniería en Pesquerías 5.- OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO Conocer los principales efectos causados por la aplicación de fuerzas exteriores sobre las estructuras o sus elementos, analizar y determinar los efectos internos resultantes, resolver los problemas elementales de diseño y/o selección de elementos sometidos a cargas axiales de tensión, compresión, torsión y de deflexión. 6.- COMPETENCIAS PREVIAS

4 Identificar el equilibrio de un cuerpo en cuando se le aplican fuerzas desde el exterior. Calcular centroides y momentos de inercia de un cuerpo. Aplicar derivadas e integrales para solucionar problemas. Interpretar los tipos de cargas aplicadas sobre elementos estructurales Calcular el valor y ubicación de las reacciones que se presentan en los apoyos de los elementos o estructuras. Leer, interpretar dibujo técnico. Dibujar a mano alzada vectores y elementos de estructuras. 7.- TEMARIO Unidad Temas 1 Esfuerzo y deformación, caso unidimensional 2 Energía de deformación Subtemas 1.1 Relación entre esfuerzo y deformación 1.2 Fórmula para determinación del esfuerzo 1.3 Identificación de los diferentes tipos de esfuerzos. 1.4 Formula para la determinación de la deformación. 1.5 Solución de problemas para diferentes casos. 2.1 Diagramas de momentos flexionantes 2.2 Esfuerzo en vigas 2.3 Esfuerzos por temperatura 2.4 Esfuerzos por presión 2.5 Deflexión de vigas 3 4 Torsión Análisis de los materiales aplicados en la ingeniería 3.1 Efectos en miembros de sección circular sólida y hueca 4.1 Identificación de las principales características físicas y mecánicas de los diferentes materiales usados en el diseño de estructuras, acero, aluminio, bronce y cobre. 8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS (desarrollo de competencias genéricas)

5 El profesor debe: Ser conocedor de la disciplina que está bajo su responsabilidad, conocer su origen y desarrollo histórico para considerar este conocimiento al abordar los temas. Desarrollar la capacidad para orientar el trabajo del estudiante y potenciar en él la autonomía, el trabajo cooperativo y la toma de decisiones. Mostrar flexibilidad en el seguimiento del proceso formativo y propiciar la interacción entre los estudiantes. Tomar en cuenta el conocimiento de los estudiantes como punto de partida y como obstáculo para la construcción de nuevos conocimientos. Propiciar actividades de metacognición. Ante la ejecución de una actividad, señalar o identificar el tipo de proceso intelectual que se realizó: una identificación de patrones, un análisis, una síntesis, la creación de un heurístico, etc. Al principio lo hará el profesor, luego será el alumno quien lo identifique. Ejemplos: reconocer la función matemática a la que se ajusta cada una de las formulas presentadas para la determinación de valores aproximados: síntesis. Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en distintas fuentes. Ejemplo: buscar y contrastar definiciones de los conceptos y situaciones identificando puntos de coincidencia entre unas y otras definiciones e identificar cada situación. Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes. Ejemplo: el análisis de la situación o condición de la aplicación de una fuerza y las reacciones resultantes. Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de estudios a las que ésta da soporte para desarrollar una visión interdisciplinaria en el estudiante. Ejemplos: Identificación de características de un material y posibilidades de su aprovechamiento. Facilitar el contacto directo con materiales e instrumentos, al llevar a cabo actividades prácticas, para contribuir a la formación de las competencias para el trabajo experimental como: determinación de características físicas y mecánicas de un material. Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicación de los conceptos, modelos y metodologías que se van aprendiendo en el desarrollo de la asignatura. Proponer problemas que permitan al estudiante la integración de contenidos de la asignatura y entre distintas asignaturas, para su análisis y solución. Propiciar el uso de las nuevas tecnologías en el desarrollo de la asignatura (hoja de cálculo, base de datos, graficador, Internet, etc.). 9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN

6 La evaluación debe ser continua y formativa por lo que se debe considerar el desempeño en cada una de las actividades de aprendizaje, haciendo especial énfasis en: o Información obtenida durante las investigaciones solicitadas plasmada en documentos escritos. o Descripción de otras experiencias concretas que podrían realizarse adicionalmente. o Exámenes escritos para comprobar el manejo de formulas y determinación de valores aproximados de esfuerzos encontrados y aporte al diseño de un elemento estructural UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Esfuerzo y deformación, caso unidimensional Competencia específica a desarrollar Reconocer las manifestaciones de las fuerzas o cargas aplicadas a un elemento de una estructura. Comprender el comportamiento de los cuerpos sometidos a cargas axiales y determinará los esfuerzos que se generan. Aplicar las fórmulas establecidas para la determinación de las reacciones y los valores aproximados de éstas y de los esfuerzos provocados. Aplicar las fórmulas establecidas para la determinación de los valores aproximados de la deformación en sus dos manifestaciones. Actividades de Aprendizaje Investigar y exponer los conceptos de fuerzas internas y fuerzas externas. Definir los conceptos aplicados en el esfuerzo y la deformación. Investigar la relación entre los conceptos: esfuerzo y deformación, discutir la relación e identificar esos conceptos en la aplicación de cargas. Describir y analizar el diagrama de esfuerzo deformación. Calcular los esfuerzos cortantes en diversos ejemplos. Describir el fenómeno físico de dilatación y contracción por temperatura. Desarrollar las prácticas asignadas para esta unidad.

7 Unidad 2: Energía de deformación Competencia específica a desarrollar Calcular y elaborar los diagramas de fuerza cortante y momento flexionantes. Actividades de Aprendizaje Investigar, definir e identificar las fuerzas externas e internas, la fuerza cortante interna y el momento flexionantes. Analizar los esfuerzos en vigas Sometidas a cargas de tensión y/o compresión para determinar sus valores. Unidad 3: Torsión Describir los diagramas de fuerza cortante y movimiento flexionantes de una viga. Describir el procedimiento de suma de áreas para dibujar el diagrama de momentos flexionantes. Explicar la conversión de signos que se utilizan en el trazo de éstos. Explicar el procedimiento para trazar los diagramas. Resolver problemas de trazo de diagramas, calcular en cada caso el valor y localización del momento flexionante máximo. Describir el proceso de análisis en una estructura y la utilidad del mismo. Analizar vigas de distintos materiales. Desarrollar las prácticas asignadas para esta unidad. Competencia específica a desarrollar Calcular los esfuerzos de corte y el ángulo de torsión en barras de sección circular. Actividades de Aprendizaje Investigar y describir los efectos del par torsor en barras de sección circular. Calcular el esfuerzo cortante y deformación angular de ejes sometidos a torsión.

8 Calcular el ángulo de torsión en diversos ejemplos. Analizar el fenómeno de torsión en barras huecas de sección circular. Determinar la relación de par torsor en ejes de transmisión y dar ejemplos. Calcular el esfuerzo cortante en pernos de acoplamiento de flechas y dar ejemplos. Unidad 4: Análisis de los materiales aplicados en la ingeniería. Competencia específica a desarrollar Identificar los materiales utilizados en diseño y empleados en ingeniería para la construcción de diversos tipos de estructuras tomando en cuenta sus características físico-mecánicas. Actividades de Aprendizaje Identificar y clasificar los materiales ferrosos usados en Ingeniería a partir de sus propiedades mecánicas. Identificar y clasificar los materiales no ferrosos usados en Ingeniería a partir de sus propiedades mecánicas. Identificar y clasificar los materiales compuestos usados en Ingeniería a partir de sus propiedades mecánicas.

9 11.- FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Beer y Jhonston,1986. Mecánica de Materiales Mexicanos. México: Mcgraw Hill, 2. Boresi, A.P., Schmidt, R.J. y O.M., Sidebottom, Advanced Mechanics of Materials. John Wiley &Sons, Inc. 3. Fitzgerald, R. W., Mecánica de Materiales. México: Alfaomega. 4. Nasch, W., Resistencia de Materiales. México: Mcgraw Hill. 5. Ortiz-Berrocal, L., Elasticidad (3 ed.). McGraw Hill. Ortiz-Berrocal, L., Resistencia de Materiales (2 ed.). McGraw Hill. Seely F.B. y J. O.,Smith, Resistencia de Materiales. Chile: Uteha. 6. Singer, F. L., Resistencia de Materiales. Argentina: Harla. 7. Srinath, L.S., Advanced Mechanics of Solids. McGraw Hill. Oden, J.T. y E.A., Ripperger Mechanics of Elastic Structures. McGraw Hill. Popov,E.P., Mechanics of Materials. Prentice Hall. New Jersey PRÁCTICAS PROPUESTAS 1. Prácticas de tensión: Determinación de deformación unitaria Determinación del modulo de Elasticidad Verificación experimental de la ecuación de la flexión. Experimentos de flexión 2. Prácticas de compresión: Determinación de deformación unitaria Determinación del modulo de Elasticidad Determinación de la deformación total En materiales frágiles En materiales dúctiles 3. Prácticas de torsión; Determinación de flexiones para varios ángulos de la carga aplicada. Estudio de flexiones de voladizos y vigas de varias secciones y longitudes tanto empotradas como simplemente apoyadas. Determinación de flexión en extremos libres de vigas en voladizo de diferentes secciones y longitudes tanto empotradas como simplemente apoyadas. Determinación de flexión en extremos libres de vigas en voladizo.