UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES INSTITUTO DE FISICA

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1 I. PROGRAMA GENERAL DEL CURSO UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES INSTITUTO DE FISICA Nombre de la asignatura: FISICA I Códigos: Varios Códigos. Semestre lectivo: 2012/01 Curso básico: Sí. Pre-requisitos: Geometría Vectorial y Cálculo I Co-requisitos: Cálculo II Número de horas/semestre: 64 Número de horas/semana: teóricas 4 Número de créditos: 4 Esta asignatura es: Habilitable y validable (BIF-224 no) Programas a los cuales se ofrece: Ingenierías. 1. JUSTIFICACION DEL CURSO EN EL PROGRAMA El curso de Física I proporciona, en los programas que se ofrece, los conocimientos y fundamentos esenciales que son necesarios en cursos posteriores, tanto a nivel básico como profesional. 2. OBJETIVOS 2.1 GENERALES - Analizar las leyes que rigen el movimiento de cuerpos y partículas. - Analizar las leyes de la termodinámica. 2.2 ESPECIFICOS Al terminar el curso el estudiante estará en capacidad de: a. Interpretar y aplicar, a situaciones particulares, los conceptos básicos que permiten describir el movimiento de cuerpos y partículas. b. Identificar las leyes y principios que rigen la dinámica, en situaciones donde los cuerpos se pueden tratar bajo el modelo de partícula.

2 c. Aplicar las leyes de Newton, en el análisis de sistemas en equilibrio y no equilibrio. d. Aplicar la ley de conservación de la energía mecánica en situaciones específicas. e. Analizar el comportamiento dinámico de un cuerpo rígido. f. Identificar y aplicar los principios fundamentales que rigen la mecánica de fluidos. g. Interpretar y aplicar las leyes de la termodinámica. h. Describir las propiedades de la materia que dependen de la temperatura. i. Mostrar la posibilidad de convertir energía mecánica en energía térmica y viceversa, en situaciones particulares. 3. CONTENIDO POR UNIDADES 4. METODOLOGIA UNIDAD TITULO DE LA UNIDAD HORAS TEORICAS EVALUACION INTRODUCCION 4 1 CINEMATICA DE UNA PARTICULA 10 2 DINAMICA DE UNA PARTICULA 10 3 TRABAJO Y ENERGIA (Por código) 8 4 DINAMICA DE UN CUERPO RIGIDO 12 (Por código) 5 MECANICA DE FLUIDOS 8 6 TERMODINAMICA (Por código)) 12 La metodología a seguir en el curso de Física I, busca la participación activa del estudiante con el fin de que efectivamente se cumplan los objetivos propuestos. Para ello se incluye: a) Estudio inicial de los módulos por parte del estudiante, con el fin de buscar su propia autoformación. b) Exposición magistral de los temas por parte del profesor, apoyándose en la proyección de acetatos, filminas, películas, simulaciones por computador, realización de prácticas demostrativas y en las discusiones y preguntas que surjan por parte del estudiante. c) Estudio detallado de los temas tratados en clase, incluyendo el análisis de los ejemplos resueltos y la solución de los ejercicios propuestos en los módulos.

3 d) Realización de un taller semanal, donde se hace un conversatorio alrededor de los temas del curso. Aula martes o jueves a las 2:00 P.M.. e) Atención al estudiante por parte del profesor del curso. 5. EVALUACION Se realizarán seis evaluaciones. Unidades 1, 2, 3, 4 y 6 con un valor del 17% y la unidad 5 con valor del 15%. Cada evaluación con duración de una (1) hora. (BIF: Unidades 1, 2, 3, 4 y 6 con valor del 14% cada una, unidad 5 con valor 10%, y el laboratorio con valor 20%) 6. BIBLIOGRAFIA Módulos de Física I, Bernardo Arenas Gaviria, Universidad de Antioquia, Física. Para Ciencias e Ingenierías (séptima edición), Vol. I, R. A. Serway, J. W. Jewett, Cengage Learning, Física para la Ciencia y la Tecnología, Vol. 1 (Quinta edición) Paul A. Tipler, Gene Mosca. Reverté Mecánica, Fluidos y Termodinámica, (Primera edición), Manuel José Páez M. Ude@ Física Universitaria Vol. 1 (Undécima edición), F. W. Sears, M. W. Zemansky, H. D. Young y R. A. Freedman. Addison Wesley Pearson, Física Universitaria, Volumen I, R. L. Reese. Thomson, Física, Vol. I, (Quinta edición) R. Resnick, D. Halliday y K. Krane. Compañía Editorial Continental Física Clásica y Moderna, W. E. Gettys, F. O. Keller y M. J. Skover. McGraw Hill, Física, vol. I (Mecánica), M. Alonso y E. Finn. Fondo Educativo Interamericano, S.A., Física Fundamentos y Aplicaciones, vol. I, R. M. Eisberg y L. S. Lerner. McGraw Hill S.A., Física para Ciencias e Ingeniería (primera edición), vol. 1, J. P. McKelvey y H. Grotch. Harla, Física para Ciencias e Ingeniería, Vol. I, P. M. Fishbane, S. Gasiorowicz y S. T. Thornton. Prentice-Hall Hispanoamericana S.A., Física Vol.1, La naturaleza de las cosas, S. M. Lea y J. B. Burke. Thomson Editores, Mecánica Vectorial para Ingenieros, Estática, F. P. Beer y E. R. Johnston, Jr. McGraw-Hill, Mecánica Vectorial para Ingenieros, Dinámica, F. P. Beer y E. R. Johnston, Jr. McGraw-Hill, Física para ingeniería y ciencias (tercera edición), volumen 1, H. C. Ohanian, J. T. Markert. Mc Graw Hill, 2009.

4 II. PROGRAMA PARCELADO POR CLASES INTRODUCCION 1 Presentación del programa. Análisis dimensional. Sistemas de unidades. Cantidades escalares y vectoriales. 2 Vectores UNIDAD 1: CINEMATICA DE UNA PARTICULA CLASE TEMAS FECHA 3 Sistemas de referencia. Concepto de partícula. Vector posición ( r ).Vector desplazamiento ( r ).Vector velocidad media ( v ).Vector velocidad instantánea ( v ). 4 Vector aceleración media ( a ). Vector aceleración instantánea ( a ). Movimiento rectilíneo (uniforme y uniformemente acelerado). 5 Movimiento curvilíneo bajo aceleración constante. Movimiento general en un plano (vectores posición y velocidad). 6 Conceptos de velocidad radial ( v r ) y velocidad transversal ( v ).Aceleración tangencial ( a T ) y aceleración normal ( a N ). 7 Movimiento circular (vectores posición y velocidad). Velocidad angular (ω). Movimiento circular uniforme. Vector aceleración. Aceleración angular (α ). Movimiento circular uniformemente acelerado. Vectores velocidad angular ( ) y aceleración angular ( ). UNIDAD 2: DINAMICA DE UNA PARTICULA 8 Concepto de masa ( m ). Vector momento lineal ( p ). Conservación del momento lineal. Primera ley de Newton y concepto de inercia. 9 (Evaluación Cinemática) Segunda ley de Newton y concepto del vector fuerza ( F ). Fuerza neta o resultante. Tercera ley de Newton y concepto de acción a distancia. 10 Equilibrio de una partícula. Fuerza de fricción entre superficies no lubricadas. 11 Fuerza de fricción en fluidos. Fuerza elástica de un resorte. Dinámica del movimiento curvilíneo. Fuerza tangencial ( F ) y fuerza normal ( F ). Dinámica del movimiento circular. T N 12 Vector momento angular ( L ). Variación con el tiempo ( dl /d t ). Conservación del momento angular.

5 UNIDAD 3: TRABAJO Y ENERGIA 13 Impulso ( I ), trabajo (W ), potencia ( P ), energía cinética ( E k ). Teorema del Trabajo y la Energía. Trabajo realizado por una fuerza constante. 14 (Evaluación Dinámica) Energía potencial y fuerzas conservativas. Conservación de la energía mecánica. Fuerzas no conservativas. 15 Derivada direccional y energía potencial. Movimiento rectilíneo bajo fuerzas conservativas. 16 Curvas de energía potencial. Colisiones. UNIDAD 4: DINAMICA DEL CUERPO RIGIDO 17 Concepto de cuerpo rígido. Movimiento de traslación y movimiento de rotación. Momento o torque ( ) de una fuerza respecto a un punto. Torque de un par de fuerzas o cupla. 18 Sistema fuerza-par. Resultante de un sistema de fuerzas aplicadas a un cuerpo rígido (fuerzas concurrentes, coplanares y paralelas). 19 Momento angular de un cuerpo rígido ( L ). Momento de inercia ( I ). Ejes principales de inercia. Teorema de Steiner o de los ejes paralelos. 20 Ecuación de movimiento para la rotación de un cuerpo rígido. Movimiento combinado de traslación y rotación. 21 Energía cinética (rotacional y traslacional). Energía total de un cuerpo rígido. Movimiento por rodadura de un cuerpo rígido (eje instantáneo de rotación). 22 Equilibrio de un cuerpo rígido. Equilibrio de un cuerpo rígido sometido a la acción de dos y tres fuerzas.

6 UNIDAD 5: MECANICA DE FLUIDOS 23 Fases macroscópicas de la materia. Propiedades de los fluidos. Volumen y densidad. Estática de fluidos. Presión (P). Variación de la presión con la profundidad. Medición de la presión. 24 Principio de Arquímedes y principio de Pascal. Dinámica de fluidos. Fluido perfecto. 25 Líneas de corriente. Tubo de flujo.ecuación de continuidad y ecuación de Bernoulli. 26 Medidor de Venturi. Aplicaciones. UNIDAD 6: TERMODINAMICA 27 Termómetros. Equilibrio térmico y ley cero de la termodinámica. Concepto de temperatura (T). Expansión térmica. Concepto de calor (Q) y calor específico (c). 28 (Evaluación Fluidos) Equivalente mecánico del calor. Calor latente, calor sensible y cambios de fase macroscópicos. Capacidad calorífica molar. 29 Ecuaciones de estado (gas ideal).trabajo y calor. Energía interna, primera ley de la termodinámica y aplicaciones. 30 Capacidad calorífica de un gas ideal. Proceso adiabático en un gas ideal. 31 Procesos reversible e irreversibles. Máquinas térmicas. Ciclo de Carnot. 32 Entropía (S) y segunda ley de la termodinámica.