Contenido Programático Detallado ASIGNATURA: FUNDAMENTOS DE FÍSICA Dirección de Ciencias Naturales Área de: FÍSICA CÓDIGO: Mnemónico: FFIS Numérico: 1. OBJETIVOS GENERALES Ayudar a que el estudiante entre en contacto con el pensamiento y el razonamiento asociados a la física. Conseguir que los estudiantes adquieran los conocimientos que les permitan acceder al estudio de los cursos de física posteriores con la necesaria y suficiente preparación previa. Motivar a los estudiantes para que desarrollen un interés creciente por el estudio de la física y para que descubran la relación entre la física y la ingeniería, así como entre la física, las matemáticas y otras ciencias. Desarrollar en los estudiantes la capacidad de observación, análisis, deducción y síntesis. Involucrar a los estudiantes en su proceso de aprendizaje mediante el uso de metodologías activas. Propiciar que el estudiante aprenda a trabajar adecuadamente en grupo y también de manera individual. ESPECÍFICOS Al terminar el curso el estudiante estará en capacidad de: Expresar números escritos en notación científica y realizar operaciones entre ellos. Comprender las magnitudes fundamentales y derivadas en un sistema de unidades. Conocer el Sistema Internacional de Unidades. Realizar conversión de unidades entre el Sistema Internacional de Unidades y cualquier otro sistema de unidades Hacer estimaciones de algunas magnitudes físicas. Analizar resultados de orden de magnitud. Analizar gráficas. Determinar errores debidos a la incertidumbre de la medida y la precisión del instrumento. Definir cantidades vectoriales y escalares y diferenciarlas entre si Utilizar el vector como herramienta matemática para la representación de magnitudes físicas que requieran direccionamiento para poder ser definidas. Efectuar operaciones entre vectores (suma, resta y multiplicación por un escalar). Conocer las definiciones del producto escalar y vectorial Definir los conceptos de espacio, tiempo y materia. Definir conceptos fundamentales de la cinemática (posición, desplazamiento, velocidad
media, velocidad instantánea, rapidez, aceleración media y aceleración instantánea). Analizar el movimiento de una partícula en una dirección, mediante la utilización de gráficas. Conocer el concepto de momento lineal y conservación del momento lineal. Interpretar las leyes de Newton incluyendo para ello métodos experimentales. Conocer las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Analizar el comportamiento de una partícula dadas las fuerzas que actúan sobre ella. 2. JUSTIFICACIÓN El curso de Fundamentos de Física nivela el conocimiento del estudiante, proporcionándole los conceptos básicos y las herramientas, que le permitan enfrentar con las bases necesarias los siguientes cursos en el área. De igual forma, este curso es la primera aproximación al tratamiento universitario de la física, por lo tanto de él depende en gran medida la visión que tendrá de ésta disciplina, mostrando su relación con la matemática, evidenciando que el conocimiento de la física es primordial para el estudio y el ejercicio de la ingeniería y de otras ciencias, superando la idea de un conocimiento abstracto, aislado y, en muchos casos, sin aplicación directa. El curso de Fundamentos de Física debe ayudar al estudiante a descubrir la importancia de esta ciencia en su formación profesional, no sólo por el conocimiento que contiene, sino por su potencialidad formadora de pensamiento y su capacidad para relacionarse e interactuar con múltiples disciplinas. 3. REQUISITOS ACADÉMICOS EXAMEN ICFES, CLASIFICACIÓN DE INGRESO NIVELES MEDIO Y BAJO 4. CORREQUISITO ACADÉMICO NINGUNO 5. CRÉDITOS ACADÉMICOS Tiempo presencial (en horas al semestre) 48 Tiempo independiente (en horas al semestre) 96 Total de créditos académicos 3 6. INTENSIDAD SEMANAL Exposición Magistral 3.0 Trabajo individual 6.0 Laboratorio (*) Total de horas/semana 9.0
7. CONTENIDO PROGRAMÁTICO RESUMIDO 1. UNIDADES, CONVERSIÓN DE UNIDADES Y ANÁLISIS DIMENSIONAL 2. ANÁLISIS GRAFICO 3. CANTIDADES ESCALARES Y VECTORIALES 4. CINEMATICA DE UNA PARTÍCULA EN UNA DIMENSION 5. LEYES DE NEWTON 8. CONTENIDO PROGRAMÁTICO DETALLADO 1. UNIDADES, CONVERSIÓN DE UNIDADES Y ANÁLISIS DIMENSIONAL Magnitudes y unidades. Magnitudes y unidades fundamentales. Magnitudes y unidades derivadas. Sistemas de unidades. Sistema Internacional de Unidades, múltiplos y sub-múltiplos. Análisis dimensional. Notación científica. Conversión de unidades. Cifras significativas Introducción a la teoría de errores. 2. ANÁLISIS GRÁFICO Variables dependientes e independientes. Construcción de gráficas: Escalas, unidades, representación de errores. Extrapolación e interpolación de valores. Proporcionalidad directa e inversa. Análisis gráfico línea recta, parábola e hipérbola. Linealización de funciones Análisis de resultados de laboratorio. 3. MAGNITUDES ESCALARES Y VECTORIALES Concepto de magnitud escalar y magnitud vectorial, diferencias y ejemplos. Concepto de vector y su importancia como herramienta para la construcción de modelos. Componentes de un vector. Vectores unitarios y cosenos directores. Producto de un vector por un escalar. Operaciones fundamentales: Suma y resta usando métodos gráficos. Operaciones fundamentales: Suma y resta usando métodos analíticos. Operaciones fundamentales: Suma y resta usando componentes rectangulares. Definición producto escalar y producto vectorial. 4. CINEMÁTICA UNIDIMENSIONAL Sistema de referencia. Sistema de coordenadas.
Vector posición. Vector desplazamiento. Velocidad media Velocidad instantánea. Aceleración media. Aceleración instantánea. Análisis del movimiento de una partícula a partir de las gráficas de posición, velocidad y aceleración en función del tiempo. Deducción de las ecuaciones del movimiento uniforme y uniformemente acelerado con ayuda del análisis gráfico. Caída libre. Introducción al movimiento en dos o más direcciones (suma vectorial de varios movimientos en diferentes direcciones) 5. LEYES DE NEWTON Interacciones fundamentales de las naturalezas (Gravitacionales, electromagnéticas, fuertes y débiles). Cantidad de movimiento. Cambio en el momento lineal y concepto de fuerza como razón de cambio del momento lineal con respecto al tiempo. Identificación de fuerzas que actúan sobre un sistema, fuerzas de tipo elástico, tensiones de cuerdas, fuerza normal, fricción. Tercera Ley de Newton. Primera Ley de Newton, condiciones de equilibrio Segunda Ley de Newton Sistema de referencia inercial. Aplicabilidad y limitaciones de la leyes de Newton. 9. METODOLOGÍA El estudiante de la Escuela Colombiana de Ingeniería ha de adquirir una disciplina en su formación académica con alta capacidad de raciocinio, constante empeño de superación, excelencia académica y formación profesional. La base fundamental para el desarrollo de la asignatura, tanto en su comprensión como en su aprendizaje es la clase teórica, con el apoyo de herramientas tecnológicas audiovisuales. Se trabajarán talleres de problemas temáticos que le permitan al estudiante aplicar los conceptos estudiados previamente, así como adquisición de destrezas capacidad de raciocinio. Se propondrán permanentemente lecturas de temas relacionados con la física para que el estudiante desarrolle la habilidad de leer y se habitúe a estar actualizado en temas concernientes a la asignatura. El apoyo permanente de los profesores, les ayudará a aclarar dudas y superar las dificultades presentadas en su aprendizaje y recibir las recomendaciones necesarias para su posterior superación, el estudiante contará permanentemente con el apoyo de los profesores, quienes le brindarán la asesoría necesaria para superar las dificultades presentadas en su aprendizaje.
Se propone realizar las siguientes actividades con los estudiantes: CLASE TEÓRICA: Exposición de conceptos, realización de experimentos demostrativos en el aula de clase, presentación de videos y simulaciones en computador. TALLERES: Resolución de ejercicios en clase así como explicación y aclaración de ejercicios resueltos como trabajo autónomo por el estudiante. Construcción de experimentos caseros por parte del estudiante. LECTURAS: Motivar al estudiante en los temas de la signatura con lecturas de interés. AMBIENTE VIRTUAL: Motivar al docente y al estudiante para que usen tecnologías de la información participando en talleres, simulaciones y elaboración de informes empleando el ambiente virtual. 10. EVALUACIÓN La gestión universitaria en la Escuela Colombiana de ingeniería está enmarcada por la evaluación continua de sus actividades. Teniendo en cuenta que la evaluación del desempeño del estudiante es un proceso de valoración continua del proceso de enseñanza-aprendizaje acorde con los objetivos enmarcados en la asignatura, han de involucrarse evaluaciones temáticas permanentes, tanto de la parte conceptual como en sus aplicaciones, que le posibiliten la retroalimentación de su conocimiento. Evaluaciones parciales que permitan valorar la superación en su proceso de aprendizaje y la evaluación general que permita valorar el cumplimento de los objetivos. La realización continua de talleres temáticos le permite aplicar su conocimiento y valorar la capacidad de análisis y formación técnico- científica. La asignatura será calificada empleando la metodología aprobada por el Consejo Académico para la calificación de las asignaturas de primer semestre en la ECI. 11. BIBLIOGRAFÍA Texto principal Capítulos 1 a 5, FUNDAMENTOS DE MECÁNICA, Ladino G Luis Alejandro. Edición preliminar, Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería. Capítulo 6, FÍSICA UNIVERSITARIA Vol I, Sears & Zemansky. 12 edición, Editorial Pearson Otras referencias para consultas Serway. FÍSICA. Sexta edición. Editorial Thomson Gettys, Keller Skove. FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA Tomo 1 Segunda edición.
Editorial Mc Graw Hill.. Paul G Hewitt, FÍSICA CONCEPTUAL 10 edición. Editorial Pearson 12. VIGENCIA Y MODIFICACIONES Contenidos vigentes desde: 15/08/2009 Contenidos vigentes hasta: Nueva actualización Última fecha de actualización: 01/04/2008 Penúltima fecha de actualización: 19/04/2004