FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA UNIVERSIDAD DEL NORTE 1 Parcelación del curso 1. Identificación del curso División Departamento Nombre del curso CIENCIAS BÁSICAS. FÍSICA. FÍSICA MECÁNICA. Código del curso FIS 1023 Nivel del curso PREGRADO. Requisitos MAT 1101 Co requisitos NO. Número de créditos del curso 4 No. de horas teóricas por semanas 3 No. de horas prácticas por semanas 2 No. de horas por semana de trabajo 10 independiente del estudiante Número de semanas 16 NRC 3482, 3483, 3484, 3485, 3487, 3488, 3489, 3490, 3491, 3492, 3493, 3494, 3495, 3496, 3497, 3498, 3499, 3500, 3501, 3502, 3503, 3504, 3506, 3507, 3508, 3509, 3510, 3511, 3512, 3513, 3514, 3515, 3516, 3517, 3518. Nombre del profesor (es): Ubicación del profesor (es)(oficina, e- mail) Roque Lobo Torres, Alfredo Lora Meléndez, Luis Otero Díaz, Juan Carlos Ortiz R., Juan Restrepo López, Mario Conde Frias, Oscar Álvarez González, Carlos Pinilla Castellanos, Juan Miranda Crespo, Donaldo Caballero Maldonado, Emilio Solano De La Cruz, Gustavo Martínez Castañeda, Hayzar Hernández Bustos, Juan Domínguez Meza, Luz Mery Ramírez Montes, Octavio Ruiz Chimá, Pedro Castro Diago. Departamento de Física.
FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA UNIVERSIDAD DEL NORTE 2 Horario de atención: Acordado con el profesor. 2. Descripción de la asignatura En este curso se desarrolla la mecánica, (cinemática, dinámica y conservación de la energía mecánica), de traslación y de rotación de cuerpos rígidos. Se hace énfasis en la aplicación de estos conceptos en la solución de problemas prácticos y de situaciones de la cotidianidad y en la formación de habilidades relacionadas con el trabajo experimental. Se espera que los alumnos construyan significados de estos los conceptos y desarrollen habilidades procedimentales con el trabajo práctico que les permita su desempeño en los cursos posteriores. 3. Justificación La presencia de esta asignatura en el plan de estudio de todos los programas de ingeniería se justifica porque contribuye la formación de competencias básicas: cognitivas, procedimentales y actitudinales que los alumnos requieren para la comprensión de algunas asignaturas del área profesional; competencias de tipo personal relacionadas con la ética y competencias de tipo intrapersonal relacionadas con la comunicación y el trabajo en equipo. 4. Competencia a desarrollar Competencia básica institucional. Competencia profesional. 5. Objetivo general del curso Este curso se orientará a: Con el curso física mecánica, integrado con las actividades prácticas de laboratorio, se espera que los estudiantes adquieran las competencias para resolver problemas, para explicar hechos y situaciones de su entorno y para facilitar el aprendizaje de cursos más avanzados de la carrera.
FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA UNIVERSIDAD DEL NORTE 3 6. Resultados de aprendizaje Al finalizar el curso, los estudiantes deben estar en capacidad de: Dimensión de la competencia Conocimientos (saber conocer) Resultado de aprendizaje Interpretar los conceptos y las Leyes de la Mecánica y aplicarlas en la comprensión, el análisis y la evaluación de situaciones físicas, así como en la solución de problemas. Habilidades (saber hacer) Aplicar los conocimientos de la mecánica a la solución e interpretación de problemas relacionados con la ingeniería. Elaborar significado e interpretar dimensiones de las distintas cantidades físicas desarrolladas durante el curso. Utilizar la notación adecuada asociada a las diferentes cantidades físicas tratadas durante el curso. Utilizar las técnicas de manipulación adecuadas en el laboratorio, para analizar y evaluar hipótesis, problemas y predicciones en condiciones de seguridad. Actitudes (saber ser) Demostrar las aptitudes personales de cooperación, perseverancia y responsabilidad durante el desarrollo de las actividades programadas.
FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA UNIVERSIDAD DEL NORTE 4 7. Programación del curso horas). UNIDAD I. CINEMÁTICA DE LA PARTÍCULA EN UNA Y DOS DIMENSIONES (25 Sem Fechas Lectura Temas Actividades: Quices, laboratorios, talleres, otros. Laboratorio 1: Ejercicios propuestos 1 27 de Julio al 1 de 1.1 a 1.6 Cantidades físicas. Mediciones directas e indirectas en el laboratorio. Análisis gráfico. Introducción DataStudio. Mediciones y análisis gráfico. Aplicaciones de los criterios de cálculos de error y análisis gráficos para analizar los resultados de mediciones directas e indirectas en el laboratorio. Capítulo 1 P1.3 P1.4 P1.5 P1.8 P1.9 P1.10 P1.11 Capítulo 1 P1.13 P1.15 P1.16 - P1.17 P1.26 2 3 de Agosto al 8 de 1.7 a 1.10 2.1 a 2.3 Sistemas de unidades. Composición y descomposición de vectores. Desplazamiento, tiempo y velocidad media. Presentación de guías de trabajo individual y grupal para ser resueltas e intercambiadas para su autocorrección. Resolución de ejercicios de aplicación de movimiento rectilíneo. 1.2 1.4-1.6 1.7 1.28 1.29-1.35-1.54 1.66 1.75 Capítulo 2 P2.1 P2.2 P2.4 P2.9 - P2.13 2.4-2.9-2.11-2.15 2.60 Laboratorio 2: Capítulo 2 Movimiento acelerado. uniformemente P2.10 - P2.12 P2.15 - P2.17 P2.20 P2.21 3 10 de Agosto al 15 de 2.4 a 2.5 3.1 a 3.3 Cuerpo en caída libre, como una aplicación del movimiento en una dimensión con aceleración constante. Movimiento en dos dimensiones. Movimiento de proyectiles. Observar y analizar el movimiento rectilíneo de un carrito que se desliza por un plano inclinado, visto por un observador en reposo, utilizando para ello las gráficas de posición vs tiempo, velocidad vs tiempo, aceleración vs tiempo. Q1 (Cantidades físicas, análisis dimensional y conversión de unidades) 2.23 2.30 2.32 2.44 2.69-2.70 2.74 2.77-2.87 Capitulo 3 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.8 P3.16 3.21 3.23 3.52-3.60-3.65-3.67
FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA UNIVERSIDAD DEL NORTE 5 Capítulo 3 P3.10 P3.11 P3.12 4 18 de Agosto al 22 de 3.4 9.1 Movimiento circular. Desplazamiento, velocidad y aceleración angular como vectores. Q2 (cinemática en una y dos dimensiones). Obtención de la aceleración en una gráfica velocidad vs tiempo o una gráfica posición vs tiempo 3.25 3.26 3.27 3.29 Capítulo 9 P9.1 P.9.3 - P9.6 P9.7 9.2 9.3-9.6 9.8-9.61 9.63 Capítulo 9 5 24 de Agosto al 29 de 9.2 a 9.3 Componente radial y acimutal del movimiento de una partícula en un plano. Ejercicios de movimiento circular. P9.8 - P9.21 9.10 9.15 9.24 9.27 9.67 9.70 PRIMER EXAMEN PARCIAL (Unidades I) UNIDAD II. DINÁMICA DE LA PARTÍCULA (20 horas) Sem Fechas Temas Actividades: Quices, laboratorios, talleres, otros. Capítulo 4 6 31 de Agosto al 5 de Septiembre. 4.1 a 4.6 Fuerza e interacciones. Leyes de Newton. Diagramas de cuerpo libre. Laboratorio 3: Segunda Ley de Newton. Resolución de problemas que identifique las fuerzas que actúan sobre un cuerpo, así como sus características, y explicar las leyes de la Dinámica a las que obedecen. P4.1 P4.2 P4.3 - P4.5 P4.7 P4.13 P4.15 - P4.25 P4.28 P4.32 - P4.39 4.5-4.10-4.20 4.23 4.24 4.47-4.52-4.54-4.55-4.57 Laboratorio 4: Capítulo 5 7 7 de Septiembre al 12 de Septiembre. 5.1 a 5.3 Aplicaciones de las leyes de Newton. Tercera Ley de Newton. Q1 (Leyes de Newton) Dibujar las fuerzas que actúan sobre un cuerpo en movimiento, justificando el origen de cada una, e indicando las posibles interacciones del cuerpo en relación con otros cuerpos. P5.1 P5.4 - P5.6 P5.7 P5.10 P5.19 P5.20 P5.21 - P5.24 5.8 5.16 5.33 5.35 5.45-5.51 5.57-5.68 5.73 5.89-5.94-5.100 5.120
FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA UNIVERSIDAD DEL NORTE 6 8 14 de Septiembre al 19 de Septiembre. 5.4 Dinámica del movimiento circular. Q2 (Leyes de Newton aplicada al movimiento circular uniforme). Resolución de problemas de aplicación de las leyes de Newton a problemas de la vida real. 9 21 de Septiembre al 26 de Septiembre. SEGUNDO EXAMEN PARCIAL (Unidad II) UNIDAD III. TRABAJO, ENERGÍA Y MOMENTO LINEAL. (20 horas) Sem Fechas Temas Actividades: Quices, laboratorios, talleres, otros. 10 28 de Septiembre al 3 de 6.1 a 7.2 Trabajo realizado por fuerzas constantes y variables. Potencia. Energía cinética. Teorema del trabajo y la energía cinética. Energía potencial gravitacional y elástica. Laboratorio 5: Teorema del trabajo y la Energía. Capítulo 6 P6.2 P6.3 P6.4 P6.8 P6.10 P6.12 P6.13 P6.20 P6.24 11 5 de Octubre al 7 de 7.3 a 7.5 Fuerzas conservativas y no conservativas. Conservación de la energía mecánica total. Trabajo realizado por fuerzas no conservativas. Relación entre fuerzas conservativas y energía potencial. Q1 (Teorema del trabajo y la energía cinética). Diferenciar entre trabajo mecánico y trabajo fisiológico. Explicar que el trabajo consiste en la transmisión de energía de un cuerpo a otro mediante una fuerza. Identificar la potencia con la rapidez con que se realiza un trabajo y explicar la importancia que esta magnitud tiene en la industria y la tecnología. 6.4 6.17 6.38 6.41-6.50 6.65 6.66 6.81 6.85 6.95 Capítulo 7 P7.1 P7.2 P7.3 P7.8 P7.10 P7.12 P7.14 - P7.15 7.6 7.9 7.41 7.42 7.47 7.49-7.55 7.63-7.65-7.81 12 13 13 de Octubre al 17 de 19 de Octubre al 24 de 8.1 a 8.2 8.3 a 8.5 Cantidad de movimiento lineal e impulso. Conservación de la cantidad de movimiento lineal. Choques elástico e inelástico en una dimensión. Centro de masa. Laboratorio 6: TERCER EXAMEN PARCIAL (Unidad III) Teorema del impulso y momento lineal Taller de ejercicios: sobre aplicaciones de la conservación de la cantidad de movimiento lineal para un sistema de partículas. Q2 (Conservación de la energía y colisiones) Capítulo 8 P8.1 P8.2 P8.4 P8.6 P8.7 P8.9 P8.12 P8.14 - P8.23 P8.24 P8.25 8.1 8.21 8.22 8.38 8.42 8.44-8.47 8.78 8.106 UNIDAD IV. ROTACIÓN DE CUERPOS RÍGIDOS Y ESTÁTICA DEL SÓLIDO RÍGIDO (15 horas)
FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA UNIVERSIDAD DEL NORTE 7 Sem Fechas Temas Actividades: Quices, laboratorios, talleres, otros. Capítulo 9 14 26 de Octubre al 31 de 9.4 a 10.2 Momento de inercia. Energía rotacional. Teorema de los ejes paralelos. Momento de torsión. Momento de torsión y aceleración angular de un cuerpo rígido. Resolución de problemas de aplicación a ejemplos reales de la tecnología, la ciencia, los deportes y la vida diaria. P9.10 P9.14 - P9.17 P9.18 P9.19 P9.21 9.30 9.36-9.49 9.50 9.68 9.71-9.82 9.83 9.85-9.86 9.87 9.88 Capítulo 10 15 3 de Noviembre al 7 de Noviembre. 10.3 a 10.6 Rotación de un cuerpo rígido sobre un eje móvil. Movimiento de rodamiento de un cuerpo rígido. Trabajo y potencia en movimiento rotacional. Cantidad de movimiento angular. Conservación de la cantidad de movimiento angular. Técnicas para resolución de los problemas seleccionados por el profesor. Q1 (Rotación de cuerpo rígido) P10.21 P10.22 P10.25 - P10.26 P10.27 P10.31 10.7 10.21 10.28 10.43 10-45 10.51-10.67 10.71-10.80 10.93-10.95 10.96 Capítulo 11 16 9 de Noviembre al 14 de Noviembre. 11.1 a 11.3 Condiciones del equilibrio. Centro de gravedad. Resolución de problemas de equilibrio de cuerpos rígidos Ejemplos de equilibrio estático. P11.1 P11.2 P11.3 P11.5 P11.6 P11.7 P11.14 - P11.16 11.10 11.13 11.18-11.45 11.50 11.51 11.76 11.82 17 de Noviembre al 25 de Noviembre. EXAMEN FINAL (Unidad IV)
FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA UNIVERSIDAD DEL NORTE 8 8. Opciones Metodológicas-Actividades de aprendizaje Con la siguiente metodología se pretende alcanzar los objetivos propuestos. El alumno debe leer previamente el tema a manejar por el profesor Exposición de los temas por parte del profesor, estimulando la participación del estudiante por medio de preguntas-guía y problemas modelos. (L1) Programación de clases prácticas que impliquen discusión y resolución de preguntas y problemas modelos, se hará énfasis en el uso del lenguaje científico apropiado para la descripción de las situaciones. (L2) Asignación de lecturas complementarias (en español o inglés) a través del catálogo web de la asignatura, revisiones bibliográficas y problemas para su estudio o resolución como trabajo fuera de clase, que serán evaluadas en clase mediante quices, foros o mesas redondas o la estrategia que el profesor considere conveniente para la discusión (L3). Asignación de actividades que serán desarrolladas en grupo, en clase o por fuera de ellas a criterio del profesor y que pueden ser evaluadas con la estrategia que el profesor considere conveniente para la discusión (L2). Asignación de material complementario (en español o inglés) a través del catálogo WEB de la asignatura, y eventualmente, a criterio del profesor, se podrán desarrollar módulos en AULA VIRTUAL (L2, L6). Realización de prácticas de laboratorio de carácter demostrativo por parte del profesor que ayuden al estudiante a apropiarse de los conceptos tratados. También, los estudiantes, en grupos de 4, realizarán experiencias en el laboratorio, bajo la supervisión del profesor. Cada grupo rendirá un informe de la respectiva práctica, en la forma que exija su profesor. 9. Evaluación La calificación neta del curso está dividida en cuatro cortes, cada uno con la misma valoración. Esto es 25% de la calificación total. Cada uno de los tres primeros cortes será evaluado de la siguiente manera: Un examen escrito, en el cual se podrán incluir problemas de aplicación y/o preguntas de selección múltiple relativas a todo material (tanto teórico como experimental), desarrollado durante el corte. Este examen, constituye el 70% de la calificación del corte. El 30% restante, lo constituye el promedio resultante de las calificaciones de los dos informes de laboratorios (obligatorios), los quices (obligatorios), controles de lecturas y tareas, si los hubiese, que tengan lugar durante el corte. La calificación correspondiente al cuarto y último corte, la constituye un quiz que puede ser través del catálogo web con un porcentaje de 10% del corte y un examen final de la asignatura que corresponde al 90% restante.
FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA UNIVERSIDAD DEL NORTE 9 Evidencia de aprendizaje Periodo de la evaluación Temas Ponderación de la evaluación Primer parcial Quinta semana de clases. Unidad I 25% Segundo parcial Novena semana de clases. Unidad II 25% Tercer parcial Decimotercera semana de clases. Unidad III 25% Examen final El examen final se llevará a cabo en la fecha, hora y sitio determinado por la Universidad. Unidad IV 25% 10. Bibliografía Bibliografía Básica TEXTOS GUIAS: 1. Sears, F.; Zemansky, M.; Young, H.; Freedman, R. Física Universitaria, Vol. 1. Décimo tercera edición. México, Addison Wesley Longman, 2004. 864p, ISBN: 978-607-442-288-7. 2. Miranda, J.; Lobo, R.; Castro, D., Mendoza, A. Garcerant, O.; Manual de Laboratorio de Física Mecánica. Tercera Edición. Ediciones Uninorte. ISBN 978-958- 741-245-1. Bibliografía complementaria: 1. Ohanian, Hans C.; Markert, John T.; Física para Ingeniería y Ciencias. Tercera edición. Volumen 1. McGraw-Hill, 2009. ISBN: 0-0393-97422-7. 2. Serway, R.; Beichner, R. Física. Para estudiantes de ciencias e ingeniería. Vol. 1. 5 ª edición. México: McGraw-Hill, 2009. ISBN: 0-03-020968-4. 3. Halliday, Resnick, Krane. Física. 5 a. ed. México: CECSA. 2002, 566 p, ISBN 970-24-0257-3.