Física I. Carrera: PEM 0614
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- Teresa Herrero Martínez
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1 1.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura: Carrera: Clave de la asignatura: Horas teoría-horas práctica-créditos Física I Ingeniería en Pesquerías PEM HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de elaboración o revisión Instituto Tecnológico de Guaymas del 27 de Febrero al 3 de Marzo de Institutos Tecnológicos de Boca del Río, Lerma, Mazatlán y Salina Cruz. Instituto Tecnológico de Lerma del 29 de Mayo al 2 de Junio de Participantes Representantes de las Academias de Ingeniería en Materiales de los Institutos Tecnológicos. Academias de la carrera de Ingeniería en Pesquerías. Comité de Consolidación de la carrera de Ingeniería en Pesquerías. Observaciones (cambios y justificación) Reunión Nacional de Evaluación Curricular de la Carrera de Ingeniería en Pesquerías. Análisis y enriquecimiento de las propuestas de los programas diseñados en la Reunión Nacional de Evaluación Curricular. Definición de los Programas de Estudio de la Carrera de Ingeniería en Pesquerías. 3.- UBICACIÓN DE LA ASIGNATURA a). Relación con otras asignaturas del plan de estudio
2 Anteriores Posteriores Asignaturas Temas Asignaturas Temas Matemáticas I Resistencia de Esfuerzo y Materiales deformación Matemáticas II Energía de deformación Torsión Métodos Numéricos Solución de sistemas de ecuaciones lineales y no lineales b). Aportación de la asignatura al perfil del egresado Conocer los principios y leyes de la estática y aplicar estos conocimientos en la resolución de problemas de cuerpos rígidos y en equilibrio en el ámbito pesquero y acuícola. 4.- OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO Aplicará los principios de la estática en la resolución de problemas de cuerpos rígidos en equilibrio.
3 5.- TEMARIO Unidad Temas Subtemas 1 Principios Generales de la Física 1.1 Conceptos fundamentales 1.2 Escalares y vectores 1.3 Leyes de Newton 1.4 Ley de la Gravitación 1.5 Precisión, límites y aproximaciones 1.6 Descripción de los problemas de estática. 2 Equilibrio de una Partícula 2.1. Condiciones de equilibrio de una partícula 2.2. Diagrama del cuerpo libre 2.3. Sistemas de Fuerzas que actúan sobre una partícula en el plano 2.4. Sistemas de fuerzas que actúan sobre una partícula en el espacio 3 Cuerpos Rígidos, Sistemas de Fuerzas Equivalentes 4 Equilibrio de Cuerpos Rígidos 3.1 Sistemas de Fuerzas que actúan sobre un cuerpo rígido 3.2 Momento de una fuerza respecto a un punto 3.3 Teorema de Varignon 3.4 Momento de una fuerza respecto a un eje 3.5 Momento de un par 3.6 Reducción de un sistema de fuerzas a una fuerza y un par 3.7 Reducción de un sistema de fuerzas a una sola fuerza 4.1. Equilibrio de un cuerpo rígido en el plano 4.2. Diagramas de cuerpo libre y reacciones en apoyos y conexiones 4.3. Ecuaciones de equilibrio en el plano 4.4. Equilibrio de cuerpo rígido en el espacio 4.5. Diagrama de cuerpo libre y reacciones en apoyos y conexiones 4.6. Ecuaciones de equilibrio en el espacio 4.7. Condiciones suficientes de equilibrio
4 5 Fuerzas Distribuidas: Centroides y Centros de Gravedad 6 Momentos de Inercia de una Superficie 5.1 Centro de gravedad, centro de masa 5.2 Centroides de líneas, superficies y volúmenes 5.3 Figuras y cuerpos compuestos, aproximaciones 5.4 Teorema de Pappus-Guldinius 5.5 Cables flexibles 5.6 Vigas con cargas distribuidas 6.1 Momento polar de inercia 6.2 Radio de giro de un área 6.3 Teorema de los ejes paralelos 6.4 Momentos de inercia de áreas compuestas 6.5 Producto de inercia 6.6 Ejes principales y momentos principales de inercia. 6.7 Círculo de Mohr para los momentos y los productos de inercia 7 Estructuras 7.1 Definición de armaduras 7.2 Armaduras planas 7.3 Análisis de armaduras por el método de los nodos 7.4 Nodos bajo condiciones especiales de carga 7.5 Análisis de armaduras por el método de las secciones 7.6 Entramados y máquinas 8 Rozamiento 8.1 Introducción 8.2 Leyes de fricción en seco, coeficientes de fricción 8.3 Ángulos de fricción 8.4 Problemas en que interviene la fricción en seco 8.5 Cuñas
5 6.- APRENDIZAJES REQUERIDOS Conceptos básicos de física Identificación de vectores Solución de sistemas de ecuaciones lineales 7.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS Investigación Resolución de problemas Trabajo en equipo Realizar prácticas 8.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN Exámenes Participación Reporte de prácticas
6 9.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1.- Principios Generales de Física El estudiante comprenderá los principios generales de física. Definir el concepto de mecánica y las divisiones para su estudio: estática y dinámica. Construir un cuadro sinóptico. Definir conceptos fundamentales como: masa, partícula, tiempo, cuerpo rígido, cuerpo deformable, sólido. Definir cantidad escalar y cantidad vectorial. Citar ejemplos. Enunciar las Leyes de Newton. Enunciar la Ley de la Gravitación Universal. Explicar los conceptos de precisión, límites y aproximaciones, que se usan en la resolución de problemas. Describir el tipo de problemas que se resuelven en la asignatura y las herramientas matemáticas que se necesitan: álgebra, álgebra vectorial. 1, 2, 3
7 Unidad 2.- Equilibrio de una Partícula Resolverá problemas que impliquen equilibrio de una partícula sometido a la acción de fuerzas. Identificar las condiciones de equilibrio de una partícula aplicando el concepto vectorial de resultante nula. Describir el procedimiento ordenado del trazado de un diagrama de cuerpo libre. Realizar trazado de diagramas Describir los sistemas de fuerzas que actúan en una partícula en el plano y obtener la resultante de fuerzas concurrentes. Citar ejemplos aplicando la condición de equilibrio en el plano. Describir los sistemas de fuerzas que actúan sobre una partícula en el espacio y obtener la resultante de un sistema de fuerzas concurrentes. Descomponer vectorialmente una fuerza en sus componentes rectangulares. Resolver problemas de una partícula en el espacio. 1, 2, 3, 4
8 Unidad 3.- Cuerpos Rígidos, Sistemas de Fuerzas Equivalentes Calculará la resultante de un sistema de fuerzas. Establecer la diferencia entre fuerzas internas y externas e identificarlas en problemas dados. Definir el principio de transmisibilidad. Definir el momento de una fuerza con respecto a un punto. Enunciar el problema de Varignon, aplicarlo en problemas. Definir y calcular el momento de una fuerza con respecto a un eje, citar ejemplos. Definir par de fuerzas; calcular pares en diversos ejemplos; demostrar que el par es un vector libre. Transformar una fuerza a un sistema fuerza par y viceversa. Transformar un sistema de fuerzas a uno equivalente a una sola fuerza. 1, 2, 3, 4
9 Unidad 4.- Equilibrio de Cuerpos Rígidos Resolverá problemas que impliquen el equilibrio de un cuerpo rígido sometido a un sistema de fuerzas. Explicar cuando un cuerpo rígido puede ser analizado en el plano. Describir el procedimiento para esbozar un diagrama de cuerpo libre; explicar la existencia de reacciones en apoyos como un impedimento a un posible movimiento. Definir las condiciones de equilibrio en el plano para un cuerpo rígido; establecer estas condiciones como ecuaciones de equilibrio. Resolver problemas de equilibrio. Describir los problemas de equilibrio de un cuerpo rígido en el espacio. Explicar el trazado de diagrama de cuerpo libre, esbozar diagramas tridimensionales y en vistas referidas en diversos planos. Describir las fuerzas restrictivas al movimiento en conexiones y apoyos. Establecer las condiciones de equilibrio en el espacio. Explicar cuando un problema es isostático e hiperestático. Citar ejemplos. Calcular reacciones en apoyos y conexiones usando sistemas equivalentes de fuerzas. 1, 2, 3, 4
10 Unidad 5.- Fuerzas Distribuidas: Centroides y Centros de Gravedad Calculará el centroide de áreas y líneas. Explicar los conceptos de centro de gravedad y centro de masa. Diferenciar los conceptos de centro de gravedad y centroide. Calcular los primeros momentos de área de figuras simples por integración; explicar el uso de tablas de fórmulas para centroides en la determinación del centroide de áreas compuestas. Enunciar el teorema de Papus- Guldinius. Explicar el comportamiento de cables flexibles y cálculos aplicados a ellos. Explicar el concepto de cargas distribuidas en vigas, calcular reacciones en vigas sujetas a cargas transversales. 1, 2, 4
11 Unidad 6.- Momentos de Inercia de una Superficie Calculará los momentos de inercia de una superficie. Investigar en diversas fuentes de información los conceptos relacionados con los momentos de inercia de una superficie. Describir el procedimiento para calcular el momento polar de inercia y el radio de giro de un área. Explicar el teorema de los ejes paralelos y los momentos de inercia de áreas compuestas. Definir el concepto de producto de inercia mediante integración. Explicar la existencia de valores máximos y mínimos de los momentos de inercia. Aplicar el teorema de los ejes paralelos en ejes girados. Describir el trazado del círculo de Mohr para calcular los momentos y productos de inercia. 1, 2, 3, 4
12 Unidad 7.- Estructuras Resolverá problemas de estructuras. Identificar los distintos tipos de estructuras. Describir el comportamiento de una armadura plana estable. Analizar armaduras usando el método de los nodos y resolver ejercicios. Explicar los nodos bajo condiciones especiales de carga. Exponer los diferentes casos y localizar barras nulas en diferentes armaduras. Describir y aplicar el método de las secciones en la solución de problemas y citar ejemplos. Explicar el método de desmembrado entramado y resolver problemas. 2, 3, 4 Unidad 8.- Rozamiento Aplicará los principios de fricción seca en la solución de problemas. Investigar los principios de fricción seca. Definir el concepto de fricción y de rugosidad. Analizar la importancia del fenómeno de fricción en ingeniería. Establecer la diferencia entre fricción seca y de fluido. Definir el concepto de coeficiente de fricción y citar ejemplos. Calcular el ángulo de fricción Resolver problemas de fricción seca Describir el uso de cuñas en ingeniería y su funcionamiento. Calcular las fuerzas que actúan en cuñas. 1, 2, 3, 4
13 10. FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Bela I. Sandor. Ingeniería Mecánica. Estática. Mexico: Prentice Hall, Bedford, Anthony y Wallace Fawler. Estática. Mecánica para Ingeniería. México: Addison Wesley Iberoamericana, Beer, Ferdinand P./ Russell Johnston Jr. Mecánica Vectorial. México: McGraw Hill, R. C. Hibbeler. Mecánica para Ingenieros. Estática. México: Continental, PRÁCTICAS PROPUESTAS Demostración del estado de equilibrio de una partícula en el plano. Demostración de un sistema de fuerzas que actúan sobre un cuerpo rígido. Demostración del equilibrio de un cuerpo rígido en el espacio. Demostración de la posición del centro de gravedad de un cuerpo y los cambios que se presentan con la aplicación de fuerzas exteriores. Determinación del Momento de inercia de un área. Análisis de armaduras por el método de los nodos. Cálculo de fricción en una rueda y/o banda.
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