TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN ENERGIAS RENOVABLES EN COMPETENCIAS PROFESIONALES ASIGNATURA DE FÍSICA

Transcripción

1 TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN ENERGIAS RENOVABLES EN COMPETENCIAS PROFESIONALES ASIGNATURA DE FÍSICA 1. Competencias Formular proyectos de energías renovables mediante diagnósticos energéticos y estudios especializados de los recursos naturales del entorno, para contribuir al desarrollo sustentable y al uso racional y eficiente de la energía. 2. Cuatrimestre Primero 3. Horas Teóricas Horas Prácticas Horas Totales Horas Totales por Semana 5 Cuatrimestre 7. Objetivo de aprendizaje El alumno realizará cálculos de los elementos mecánicos de sistemas de energía renovable para describir el comportamiento estático y dinámico de los elementos sujetos a fuerzas. Unidades de Aprendizaje Horas Teóricas Prácticas Totales I. Conceptos básicos II. Estática III. Cinemática IV. Dinámica Totales

2 UNIDADES DE APRENDIZAJE 1. Unidad de aprendizaje I. Conceptos básicos. 2. Horas Teóricas Horas Prácticas Horas Totales Objetivo de la Unidad de Aprendizaje El alumno calculará las magnitudes físicas resultantes en sistemas mecánicos simples, mediante representaciones vectoriales, para identificar los parámetros dinámicos y estáticos en cuerpos sometidos a fuerzas. Temas Saber Saber hacer Ser Conceptos de vectores. Explicar los conceptos de cantidad escalar y cantidad vectorial así como la estructura de un vector en componentes cartesianas y polares. Calcular las componentes de un vector en sistema cartesiano y polar. Operaciones principales de vectores. Conceptos de cantidades físicas y su sistema de unidades. Explicar las operaciones vectoriales, su significado y representación grafica (suma, resta, producto escalar, producto vectorial). Definir los conceptos de masa, fuerza, peso, inercia, fricción, velocidad, aceleración, partícula, cuerpo rígido, y la primera ley de Newton, así como sus sistema de unidades y equivalencias. Calcular la suma y resta de vectores por componentes cartesianos y los productos vectoriales y escalares a través de sus componentes polares. Trazar los vectores de sistemas simples Realizar cálculos de equivalencias entre diferentes sistemas de unidades.

3 Resultado de aprendizaje Elaborará un conjunto de ejercicios que incluya: FÍSICA PROCESO DE EVALUACIÓN Secuencia de aprendizaje 1. Identificar los conceptos relacionados con vectores. Instrumentos y tipos de reactivos Ejercicios prácticos Lista de verificación -Cálculo de los componentes de vectores en sistema cartesiano y polar. -Operaciones vectoriales en dos dimensiones (suma, resta, producto escalar y vectorial). -Calculo de los resultados obtenidos en los dos sistema de unidades más importantes a nivel mundial 2. Comprender el procedimiento para calcular las componentes y las operaciones correspondientes. 3. Identificar los conceptos de las cantidades físicas y el sistema de unidades 4. Relacionar los conceptos de las cantidades físicas con su representación escalar o vectorial.

4 PROCESO ENSEÑANZA APRENDIZAJE Métodos y técnicas de enseñanza Práctica demostrativa Ejercicios prácticos Mapa conceptual Medios y materiales didácticos Pizarrones Computadora portátil Proyector digital o cañón ESPACIO FORMATIVO Aula Laboratorio / Taller Empresa X

5 1. Unidad de aprendizaje II. Estática. 2. Horas Teóricas 5 3. Horas Prácticas Horas Totales Objetivo de la Unidad de Aprendizaje FÍSICA UNIDADES DE APRENDIZAJE El alumno determinará las condiciones de equilibrio estático en sistemas mecánicos simples mediante la construcción de diagramas de cuerpo libre para la identificación los sistemas de fuerzas que intervienen en una partícula y en cuerpo rígido en el plano. Temas Saber Saber hacer Ser Equilibrio de una partícula Equilibrio de un cuerpo rígido Definir los conceptos de equilibrio estático, diagrama de cuerpo libre y de fuerzas concurrentes en el plano. Explicar los conceptos de cuerpo rígido, centro de masa, equilibrio rotacional y traslacional, diagrama de cuerpo libre en un cuerpo rígido en el plano así como los conceptos de la tercera ley de Newton, los tipos de apoyos y sus fuerzas de reacción. Determinar las condiciones de equilibrio para una partícula en el plano. Determinar las condiciones de equilibrio traslacional y rotacional de un cuerpo rígido en el plano, a partir de datos de un problema teórico o mediciones directas o indirectas de un problema similar.

6 Resultado de aprendizaje Resolverá ejercicios prácticos de cálculo de las fuerzas que intervienen en un sistema en equilibrio traslacional y rotacional en el plano que incluyan: FÍSICA PROCESO DE EVALUACIÓN Secuencia de aprendizaje 1. Diferenciar los conceptos de partícula y cuerpo rígido. 2. Comprender los conceptos de Equilibrio Estático Traslacional Instrumentos y tipos de reactivos Ejercicios prácticos. Lista de verificación del proceso. - Diagrama de cuerpo libre - Procedimiento de cálculo 3. Comprender los conceptos de Equilibrio Estático Rotacional 4. Identificar las fuerzas y momentos que interactúan en un cuerpo rígido mediante un diagrama de cuerpo libre. 5. Resolver las ecuaciones de equilibrio.

7 PROCESO ENSEÑANZA APRENDIZAJE Métodos y técnicas de enseñanza Ejercicios prácticos Práctica en laboratorio Aprendizaje auxiliado por las tecnologías de información Medios y materiales didácticos Proyector de video Equipo de computo Equipos demostrativos y de medición Calculadora científica Impresos (ejercicios) ESPACIO FORMATIVO Aula Laboratorio / Taller Empresa X

8 UNIDADES DE APRENDIZAJE 1. Unidad de aprendizaje III. Cinemática. 2. Horas Teóricas 5 3. Horas Prácticas Horas Totales Objetivo de la Unidad de Aprendizaje El alumno realizara cálculos de los parámetros cinemáticos de la posición, tiempo, velocidad y aceleración, para describir el movimiento de una partícula cuantitativa y cualitativamente. Temas Saber Saber hacer Ser Movimiento. Movimiento circular uniforme. Identificar los conceptos de posición, desplazamiento, rapidez, velocidad, aceleración en 1 y 2 dimensiones. Explicar los conceptos desplazamiento angular, velocidad angular y tangencial, y aceleración centrípeta. Calcular la posición, velocidad, aceleración (con su representación vectorial) y tiempo, en casos de aceleración constante, a partir de datos de un problema teórico o mediciones directas o indirectas de un problema similar. Calcular la velocidad angular y tangencial, aceleración centrípeta (con su representación vectorial) posición y/o tiempo de una partícula en movimiento circular, a partir de datos de un problema teórico o mediciones directas o indirectas de un problema similar.

9 Temas Saber Saber hacer Ser Movimiento circular uniformemente acelerado. Explicar los conceptos de aceleración centrípeta, angular y tangencial. Calcular la aceleración centrípeta, tangencial y angular, velocidad angular y tangencial (con su representación vectorial), posición y tiempo de una partícula en movimiento circular, a partir de datos de un problema teórico o mediciones directas o indirectas de un problema similar.

10 PROCESO DE EVALUACIÓN Resultado de aprendizaje Resolverá ejercicios prácticos de cálculo de los parámetros cinemáticos que intervienen en movimientos traslacionales y rotacionales (aceleración, velocidad, posición y tiempo), que incluya: -La descripción -El procedimiento de cálculo Secuencia de aprendizaje 1. Comprender los conceptos de movimiento traslacional. 2. Identificar los parámetros de movimiento traslacional. 3. Comprender los conceptos de movimiento rotacional. 4. Identificar los parámetros de movimiento rotacional. Instrumentos y tipos de reactivos Ejercicios Prácticos Lista de verificación del proceso -La representación vectorial de la velocidad y la aceleración 5. Representar los resultados vectorialmente.

11 PROCESO ENSEÑANZA APRENDIZAJE Métodos y técnicas de enseñanza Aprendizaje Basado en solución de problemas Práctica (estudio de casos) Aprendizaje auxiliado por las tecnologías de información Medios y materiales didácticos Pizarrones Computadora portátil Proyector digital o cañón) ESPACIO FORMATIVO Aula Laboratorio / Taller Empresa X

12 1. Unidad de aprendizaje IV. Dinámica. 2. Horas Teóricas 5 3. Horas Prácticas Horas Totales Objetivo de la Unidad de Aprendizaje FÍSICA UNIDADES DE APRENDIZAJE El alumno calculará los valores de los parámetros de fuerza, aceleración, tensión, trabajo y potencia a través del análisis de la relación de fuerzas que actúan en un cuerpo rígido para determinar sus condiciones dinámicas. Temas Saber Saber hacer Ser Traslación de un cuerpo rígido Fuerzas de Fricción Explicar los conceptos de fuerza y peso en términos de la segunda ley de Newton, así como la relación de fuerzas que intervienen en un objeto en diferentes casos (plano inclinado, masas y poleas, objeto sujeto a la tensión), con su aceleración. Explicar las características de las fuerzas de fricción estática y dinámica, así como los parámetros que intervienen en las ecuaciones empleadas para su representación. Calcular la aceleración de un objeto sujeto a fuerzas externas en plano inclinado, masas y poleas, objeto sujeto a la tensión de una cuerda, a partir de datos de un problema teórico o mediciones directas o indirectas de un problema similar. Calcular los efectos de la fuerza de fricción estática y dinámica en plano inclinado, masas y poleas y objetos sujetos a la tensión de una cuerda, a partir de datos de un problema teórico o mediciones directas o indirectas de un problema similar.

13 Temas Saber Saber hacer Ser Rotación con respecto a un eje fijo. Trabajo y potencia lineal. Explicar los conceptos de momento de torsión e Inercia y los parámetros que intervienen ( la relación entre momento de torsión y momento de Inercia por medio de la aceleración angular; y la relación entre la rotación y la traslación por medio del rodamiento y las fuerzas que intervienen). Definir los conceptos de trabajo y potencia translacional y rotacional. Calcular fuerzas, aceleración, tensión, momentos de torsión en condiciones de aceleración angular constante, considerando los parámetros que intervienen en el concepto de Momento de Inercia, a partir de datos de un problema teórico o mediciones directas o indirectas de un problema similar. Calcular el trabajo y potencia sobre un cuerpo en el movimiento traslacional y rotacional, debido a un sistema de fuerzas, a partir de datos de un problema teórico o mediciones directas o indirectas de un problema similar.

14 PROCESO DE EVALUACIÓN Resultado de aprendizaje Resolverá ejercicios prácticos relacionados con el área de energías renovables donde calcule: -Fuerzas, aceleración, tensión, en condiciones de aceleración constante. -Fuerzas, aceleración, tensión, momentos de torsión en condiciones de aceleración angular constante. -Trabajo y potencia en un cuerpo debido a un sistema de fuerzas en el movimiento traslacional -El trabajo y potencia en un cuerpo debido a un sistema de fuerzas en el movimiento rotacional Secuencia de aprendizaje 1. Comprender los conceptos básicos de Dinámica Traslacional 2.Identificar los vectores de las fuerzas que interactúan en un cuerpo rígido en translación 3. Comprender los conceptos básicos de Dinámica Rotacional 4. Identificar los vectores de las fuerzas y momentos de torsión que interactúan en un cuerpo rígido en rotación. 5. Relacionar los parámetros de rotación y traslación. Instrumentos y tipos de reactivos Ejercicios Prácticos Lista de verificación

15 PROCESO ENSEÑANZA APRENDIZAJE Métodos y técnicas de enseñanza Ejercicios prácticos Práctica en laboratorio Aprendizaje auxiliado por las tecnologías de información Medios y materiales didácticos Proyector de video Equipo de cómputo Equipos demostrativos y de medición Calculadora científica Impresos (ejercicios) ESPACIO FORMATIVO Aula Laboratorio / Taller Empresa X

16 CAPACIDADES DERIVADAS DE LAS COMPETENCIAS PROFESIONALES A LAS QUE CONTRIBUYE LA ASIGNATURA Capacidad Establecer las especificaciones y características de los equipos a través de un levantamiento en campo para determinar la carga instalada del sistema Criterios de Desempeño Elabora un inventario que contenga las siguientes especificaciones técnicas de los equipos electromecánicos: 1.- Parámetros de operación: Voltaje, Potencia, Factor de potencia, eficiencia y condiciones de operación, entre otros. 2.- Características de limpieza, tiempo de uso, localización, ambiente de trabajo. 3.- Diagrama esquemático que muestre la configuración del sistema, fuentes de suministro, líneas de distribución y cargas instaladas. Determinar el consumo energético con base en mediciones y análisis de información histórica para estimar pérdidas de energía. Elabora un reporte técnico que contenga la siguiente información: 1.- Datos históricos, análisis estadístico, gráficas de tendencias y proyección de consumo energético. 2.- Pérdidas de energía. Proponer acciones que conlleven a eficiente el consumo energético considerando los estándares de eficiencia, cumpliendo los requerimientos de la organización, de acuerdo a la normatividad y políticas aplicables, así como los catálogos de fabricantes y especificaciones de tecnologías emergentes para asegurar la eficiencia energética. Diagnosticar los insumos energéticos disponibles mediante el análisis de los recursos naturales y el resultado de la evaluación energética para contribuir al desarrollo sustentable. Elabora propuesta que incluya: Cuadro comparativo resaltando las deficiencias energéticas a corregir o mejorar especificaciones técnicas de equipo, análisis costo, condiciones de configuración y operación. Elabora un reporte con la siguiente información: +Recursos naturales de la región +Condiciones climatológicas, +Propuesta técnica energética

17 Capacidad Determinar alternativas energéticas con base en la normatividad y políticas de la empresa, para realizar propuestas con enfoque sustentable. Formular el proyecto energético mediante un análisis de costos, para determinar la rentabilidad del proyecto. Criterios de Desempeño Emite un dictamen técnico de la selección del sistema de energía renovable a utilizar con base en el análisis de: * Información Geoestadistica * Resultados de la medición * Criterios de sustentabilidad Elabora memoria técnica que contenga: +Justificación, +antecedentes, +análisis técnico, +análisis de costos, +recomendaciones y conclusiones.

18 FUENTES BIBLIOGRÁFICAS Autor Año Título del Documento Ciudad País Editorial Serway, Raymond A. Beichner, Robert J. Hibbeler, Russel C. Hibbeler, Russel C. Gettys, Edwars Gettys, Edwars Francis W; Zemansky, Mark W; Roger A; Young, Hugh D Física para ciencias e ingeniería 2009 Mecánica Vectorial para Ingenieros. Estática Mecánica Vectorial para Ingenieros. Dinámica Física para ciencias e ingeniería volumen I 2008 Física para ciencias e ingeniería volumen II 2008 Física Universitaria con Física Moderna Volumen D.F. México Mc Graw Hill D.F. México Pearson Educación D.F. México Pearson Educación DF México McGraw-Hill DF México McGraw-Hill DF México Prentice Hall, Edición, 11 a