UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA AMBIENTAL

Transcripción

1 Página 1 PROGRAMAS DE INGENIERÍA APROBADO EN EL CONSEJO DE CON EL ACTA 1943 DEL 6 DE DICIEMBRE DEL 2012 NOMBRE DE LA MATERIA MECÁNICA DEL MEDIO CONTINUO PROFESOR JUAN FERNANDO SALAZAR VILLEGAS OFICINA HORARIO DE CLASE WV8-10 (Grupo2) HORARIO DE ATENCION V NOTA La asistencia de los estudiantes a las actividades programadas son obligatoria en un 100% INFORMACION GENERAL Código de la materia (IEA 110) Semestre IV Área Hidráulica Horas teóricas semanales 04 Horas teóricas semestrales 64 No. de Créditos 04 Horas de clase por semestre 64 Campo de formación Ingeniería Aplicada Validable Si Habilitable Si Clasificable No Requisitos , Correquisitos Ninguno Programa a los cuales se ofrece la materia Ingeniería Sanitaria Ingeniería Civil Ingeniería Ambiental

2 Página 2 INFORMACION COMPLEMENTARIA Propósito del curso: Adquirir conocimientos sobre la teoría fundamental de los medios continuos, con aplicaciones a la teoría de la elasticidad, la física atmosférica y los fluidos. Justificación: Objetivo General: La gran mayoría de los materiales involucrados en la práctica de las Ingenierías Civil, Sanitaria y Ambiental, pueden tratarse desde el punto de vista físicomatemático como medios continuos. De hecho, esta aproximación es la base de materias como Resistencia de Materiales y Mecánica de Fluidos. Estudiar la teoría fundamental de los medios continuos, con aplicaciones a la teoría de la elasticidad, la física atmosférica y los fluidos. Objetivos Específicos: Estudiar los fundamentos en que se basa el tratamiento de los materiales como medios continuos. Reconocer la aplicabilidad en la ingeniería del enfoque de los medios continuos. Analizar las ecuaciones fundamentales de los medios continuos. Comprender los conceptos de esfuerzo y deformación, así como sus interacciones. Estudiar elementos básicos de la teoría de la elasticidad. Estudiar elementos básicos de la física atmosférica. Estudiar elementos básicos de la mecánica de fluidos. Contenido resumido Introducción a la Mecánica del Medio Continuo Esfuerzos Deformaciones Elementos de la teoría de la elasticidad Elementos de la física atmosférica Elementos de la mecánica de fluidos

3 Página 3 UNIDADES DETALLADAS No. 1 Tema(s) a desarrollar Introducción a la mecánica del medio continuo Subtemas Concepto de medio continuo Clases de medios continuos. Propiedades mecánicas, térmicas y electromagnéticas de los medios continuos. Principios de conservación de la masa, de conservación de la cantidad de movimiento (momentum) y del momento de la cantidad de movimiento (momento de momentum). No. de semanas que se le Una (1.5) semana y media No. 2 Tema(s) a desarrollar Esfuerzos Subtemas Fuerzas de superficie y fuerzas de volumen. Componentes de esfuerzos en un punto. Esfuerzos normales y tangenciales. Estado de esfuerzos en un punto. Relación de Cauchy. Ley de transformación. Tensor de esfuerzos. Ecuaciones de equilibrio. Simetría del tensor de esfuerzos. Tensor isotrópico y tensor distorsional (desviador) de esfuerzos. Esfuerzos y direcciones principales. Invariantes de los esfuerzos. Esfuerzos cortantes máximos y mínimos. Representación de Mohr de los esfuerzos. No. de semanas que se le Una (1.5) semana y media

4 Página 4 No. 3 Tema(s) a desarrollar Deformaciones Subtemas Deformaciones generales o finitas. Deformaciones infinitesimales. Tensor de deformaciones. Deformaciones principales. Invariantes de las deformaciones. Representación de Mohr de las deformaciones. Velocidad y tasa de deformación. Tensor de tasas de deformación. No. de semanas que se le Una (1.5) semana y media No. 4 Tema(s) a desarrollar Elementos de la teoría de la elasticidad Subtemas Concepto de elasticidad lineal El sólido Hookeano Ley de Hooke, caso unidimensional Relación de Poisson Ley de Hooke generalizada Principio de superposición Ley de Hooke para esfuerzos cortantes Fórmulas de Lamé Ley Elástica Relaciones deformación-desplazamiento y ecuaciones de compatibilidad Rotación y ejes principales de deformación. Energía de deformación Aplicaciones: elementos sometidos a carga axial Aplicaciones: estado de esfuerzos plano Aplicaciones: roseta rectangular No. de semanas que se le Tres (3) semanas No. 5 Tema(s) a desarrollar Subtemas Elementos de la física atmosférica El medio continúo aire. Características generales de la atmósfera terrestre.

5 Página 5 No. de semanas que se le Leyes de los gases Primera ley de la termodinámica Calor latente y calor sensible Procesos adiabáticos Vapor de agua en la atmósfera Radiación Balance de energía Introducción a la dinámica atmosférica: fuerzas, convección, advección. Dos (2.5) semanas y media No. 6 Tema(s) a desarrollar Subtemas Elementos de la mecánica de fluidos Generalidades Los fluidos como medios continuos cinemática vs dinámica de fluidos Puntos de vista de Euler y Lagrange Concepto de volumen de control Ecuación de continuidad concepto de fluido incompresible tensión superficial Cinemática campo vectorial de las velocidades campo vectorial de los torbellinos y los vórtices líneas de corriente y de trayectoria flujo irrotacional, tensor tasa de deformaciones función potencial de velocidad Dinámica Concepto de viscosidad Fluido Newtoniano y no Newtoniano Comportamiento reológico Ley de Newton de la viscosidad Fluidos sin fricción o no viscosos: ecuación de Euler. Flujo estacionario: ecuación de Bernoulli Ley de Stokes de la viscosidad ecuaciones de Navier-Stokes para fluidos incompresibles capa límite

6 Página 6 No. de semanas que se le Cuatro (4) semanas METODOLOGÍA a seguir en el desarrollo del curso: Clase magistral con participación del estudiante en la solución de problemas y ejercicios prácticos Consulta por parte de los estudiantes de las fuentes bibliográficas recomendadas, para ampliar los temas y realizar los trabajos propuestos. Se harán exposiciones por parte de los estudiantes. Complementación de la teoría por parte de los estudiantes mediante la realización de talleres, trabajos y traducciones. Prácticas en donde el estudiante diseña un tramo de vía. Visita de campo a obras que involucren construcción y problemas referentes al curso EVALUACIÓN Actividad Porcentaje Fecha (día, mes, año) Sesiones de clases Primer Parcial 20% Segundo Parcial 20% Tercer Parcial 20% Cuarto Parcial 20% Quinto Parcial 20% Actividades de asistencia obligatoria BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA: No.1 No.2 Fung, Y. C. A first course in Continuum Mechanics. Prentice Hall, Mase, G. E. Theory and problems of Continuum Mechanics. McGraw- Hill, Naranjo, Jorge Alberto. Introducción a la Mecánica de los Medios Continuos. Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín, Bactchelor. An Introduction to Fluid Dynamics. Cambridge University Press, Fung, Y. C. A first course in Continuum Mechanics. Prentice Hall, 1969.

7 Página 7 No.3 No.4 No.5 No.6 Mase, G. E. Theory and problems of Continuum Mechanics. McGraw- Hill, Naranjo, Jorge Alberto. Introducción a la Mecánica de los Medios Continuos. Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín, Fung, Y. C. A first course in Continuum Mechanics. Prentice Hall, Gere, J. y Timoshenko, S. Mecánica de Materiales, cuarta edición. International Thompson Editores, Mase, G. E. Theory and problems of Continuum Mechanics. McGraw- Hill, Naranjo, Jorge Alberto. Introducción a la Mecánica de los Medios Continuos. Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín, Beer y Johnston, Mecánica de Materiales. Mc-Graw-Hill, Gere, J. y Timoshenko, S. Mecánica de Materiales, cuarta edición. International Thompson Editores, Timoshenko, S. y Godier, J. Theory of elasticity. McGraw-Hill, Curry, J.A. and Webster, P.J., Thermodynamics of atmospheres and oceans, Academic Press Pielke, R. Mesoscale Meteorological Modeling. Academic Press Wallace, J. Y P.Hobbs. Atmospheric Science. Academic Press Merle C. Potter y David C. Wiggert. Mecánica de Fluidos. Tercera Edición. Thomson Shames, Irving. Mecánica de Fluidos. Mc Graw Hill. Tercera Edición. Bogotá, Franzini, J.B. y Finnemore, E.J. Mecánica de Fluidos con aplicaciones en Ingeniería. Novena Edición. McGraw_Hill 1999