PROYECTO DOCENTE FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA INGENIERÍA Titulación: INGENIERO INDUSTRIAL (Plan 98) Curso 2010-2011 DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA Titulación: Ingeniero Industrial Centro: Escuela Técnica Superior de Ingenieros Asignatura: Fundamentos Físicos de la Ingeniería Código: 840002 Tipo: Troncal/Formación básica Ciclo: 1º Área: Física Aplicada Créditos (ECTS): 10.8 Créditos (LRU): 13.5 Departamento: Física Aplicada III Dirección postal: Camino Descubrimientos s/n. Isla Cartuja, CP: 41092 Dirección electrónica: http://www.esi2.us.es/dfa/ CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA Primera parte: MECÁNICA Bloque I: ÁLGEBRA VECTORIAL Bloque II: CINEMÁTICA Bloque III: DINÁMICA Bloque IV: ESTÁTICA Segunda parte: Bloque V: OSCILACIONES Y ONDAS Bloque VI: ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Bloque VII. TERMODINÁMICA Relación detallada de los contenidos: PRIMERA PARTE Bloques I y II: ÁLGEBRA VECTORIAL Y CINEMÉTICA 1. Vectores libre en E3. Magnitudes escalares y vectoriales. Definiciones: equipolencia, estructura de espacio vectorial. Producto escalar o interno. Producto vectorial o externo. Producto mixto. Componentes cartesianas de un vector. Doble producto vectorial. Producto escalar de dos productos vectoriales. Aplicaciones. 2. Cinemática del punto. Introducción. Trayectoria. Velocidad. Aceleración. Triedro intrínseco: fórmulas de Frenet. Componentes intrínsecas de la velocidad y de la aceleración. Movimientos elementales: rectilíneo, circular, central, oscilatorio armónico, helicoidal uniforme.
3. Vectores deslizantes. Introducción. Definiciones. Momentos. Sistema de vectores deslizantes: resultante, momento resultante, invariantes, eje central, distribución del campo de momentos, sistemas particulares. Equivalencia de sistemas: definición, reducción en un punto arbitrario, reducción canónica, reducción de sistemas concurrentes y paralelos. Clasificación de sistemas. Campo equiproyectivo. 4. Cinemática del sólido indeformable. Introducción. Definición de sólido rígido: condiciones geométrica y cinemática de rigidez. Movimientos permanentes e instantáneos elementales: traslación y rotación. Movimiento helicoidal tangente. Campo de velocidades y de aceleraciones en un sólido rígido. 5. Movimiento relativo. Derivación temporal en triedros móviles: fórmula de Poisson. Notación y definiciones. Composición de velocidades angulares. Composición de velocidades. Composición de aceleraciones angulares. Composición de aceleraciones. Teorema de Coriolis. Movimiento de sólidos materiales en contacto: pares cinemáticos. Cadenas cinemáticas de varios sólidos: aplicaciones. 6. Movimiento plano. Definiciones y propiedades. Centro instantáneo de rotación (C.I.R.); definición, propiedades y determinación. Teorema de los tres centros. Bloque III: DINÁMICA 7. Dinámica del punto material libre. Introducción. Principios de la dinámica. Ecuaciones del movimiento. Teoremas de la cantidad de movimiento, del momento cinético y de la energía. Teoremas de conservación. Dinámica en sistemas de referencia no inerciales. Aplicaciones. 8. Dinámica del punto material vinculado. Introducción. Concepto de enlace. Clasificación. Grados de libertad. Principio de liberación. Movimiento de un punto sobre una superficie y sobre una curva. Bloque IV: ESTÁTICA 9. Estática del punto material. Introducción y definiciones. Leyes de la Estática para el punto material libre. Caso del punto material vinculado. Equilibrio de un punto sobre una superficie y sobre una curva. 10. Estática del sólido indeformable. Condición estática de rigidez. Leyes de la Estática para el sólido rígido libre. Caso del sólido vinculado. Principio de liberación. Teorema de las tres fuerzas. Estudio de vínculos externos entre sólidos materiales: contacto puntual liso y entre pares de enlace. Sistemas planos. Cadena de sólidos: principio de fragmentación. 11. Contactos reales entre sólidos: Rozamiento seco de Coulomb. Introducción a la tribología. Rozamiento por deslizamiento. Leyes de Coulomb del rozamiento seco. Deslizamiento inminente y vuelco inminente. Aplicación a máquinas simples. SEGUNDA PARTE Bloque V: OSCILACIONES Y ONDAS 12. Movimiento oscilatorio. Movimiento armónico simple. Representación matemática del MAS: fase, periodo y frecuencia. Energía del MAS. Sistemas oscilantes: péndulo simple y péndulo físico. Oscilaciones amortiguadas y forzadas.
13. Ondas Ondas mecánicas. Ondas transversales y longitudinales. Función de onda. Ondas sinusoidales: ecuación de onda lineal. Ondas sinusoidales en una cuerda: velocidad y energía transmitida. Ondas de sonido. Efecto Doppler. Superposición de ondas: principio de superposición. Bloque VI: ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO 14. Fuerzas eléctricas y campo eléctrico. Introducción. Carga eléctrica: propiedades. Ley de Coulomb. Campo eléctrico. Campo eléctrico de distribuciones continuas de carga. Líneas de campo eléctrico. Movimiento de cargas en el seno de un campo eléctrico. Teorema de Gauss. Aplicaciones del Teorema de Gauss. 15. Potencial eléctrico. Diferencia de potencial y potencial en un punto. Diferencia de potencial en un campo eléctrico uniforme. Potencial de un sistema de cargas puntuales. Determinación del campo eléctrico a partir del potencial. Potencial de distribuciones continúas de carga. 16. Corriente eléctrica. Corriente eléctrica y densidad de corriente. Resistencia y ley de Ohm. 17. Campo magnético. El campo magnético. Fuerza del campo magnético sobre cargas. Movimiento de una carga puntual en un campo magnético. Fuerza del campo magnético sobre corrientes. Par sobre espiras. Ley de Biot-Savart. Ley de Ampère. Bloque VII: TERMODINÁMICA 18. Conceptos fundamentales. Sistema y entorno. Criterios macroscópico y microscópico. Coordenadas termodinámicas. Equilibrio: ecuación de estado. Procesos termodinámicos. Diagramas de estado. 19. Temperatura y Principio Cero. Principio cero. Temperatura. Escalas termométricas. Termómetro de gas a volumen constante. (Dilatación térmica). 20. Primer Principio. Concepto de calor. Calor y energía interna. Calor específico: calorimetría. Calor latente y cambios de fase. Cálculo y representación del trabajo en los procesos termodinámicos. Primer principio. Aplicaciones del Primer principio. 21. El gas ideal. Descripción macroscópica del gas ideal: ecuación de estado. Capacidades caloríficas de los gases ideales. Ley de Mayer. Transformaciones de un gas ideal. Ecuación de Poisson. 22. Segundo Principio. Introducción. Máquinas térmicas: enunciado de Kelvin-Planck. Procesos reversibles e irreversibles. La máquina de Carnot. Teorema de Carnot. Bombas de calor y Refrigeradores: enunciado de Clausius. Equivalencia entre los enunciados. (Temperatura Termodinámica). BIBLIOGRAFÍA Y OTROS RECURSOS DOCENTES Bibliografía general Apuntes de fundamentos físicos de la ingeniería (Mecánica) ; E. Drake Moyano; Ed. Universidad de Sevilla, Escuela Técnica Superior de Ingenieros, 2008. ISBN: 978-84-88783-90- 5. Física: curso teórico-práctico de fundamentos físicos de la ingeniería ; F.J. Gálvez, R. López y A. Llopis; Ed. Tebar Flores, 1998. ISBN: 8473601870.
Física para la ciencia y tecnología (6 tomos); P.A. Tipler y A. Mosa; Ed. Reverté, 2005. ISBN: 84-291-4400-5. Física ; A.R. Serway, J.W. Jewet; Ed. Thomson, D.L. 2003. ISBN: 84-9732-168-5 Fundamentos de Física, D. Halliday, R. Resnick y J. Walker; Ed. Compañía Editorial Continental, 2001. ISNB: 9702401216 (o. c). Física Universitaria ; F.W. Sears; Ed. Pearson Educación de México, 2004-2005. ISBN: 9702605113 (v.1), 9702605121 (v. 2). Física: ejercicios explicado ; R. Díaz Carril; Ed. Júcar, 1987. ISBN: 84-334-0523-3 350 problemas de física general ; F. Ayala Zurbano; Ed. Universidad de la Rioja, Servicio de Publicaciones, 1996. ISBN: 84-88713-17-7. Física: 200 problemas útiles ; A. García Maroto; Ed. García Maroto Editores, 2006. ISBN: 9788493478513. La Física en problemas ; F.A. González; Ed. Tébar, D.L. 2000. ISBN: 84-95447-07-X. Bibliografía específica Mecánica para ingeniería: Dinámica ; A.M. Bedford y W.L. Fowler; Ed. Pearson Educación, 2008. ISBN: 9789702612780 Mecánica para ingeniería: Estática A.M. Bedford y W.L. Fowler; Ed. Pearson Educación, 2008. ISBN: 9789702612155. Mecánica problemas explicados ; R. Díaz Carril y J. Fano Suárez; Ed. Universidad Nacional de Educación a Distancia, 2002. ISBN: 8436243439. Mecánica: 100 problemas útiles ; A. García Maroto; Ed. García Maroto Editores, 2006. ISNB: 8493478520. Termodinámica ; Y. A. Cengel y M.A. Boles; Ed McGraw-Hill/Interamericana, 2006. ISBN: 0072884959. Curso de Termodinámica ; J. Aguilar Peris; Ed. Alhambra, 1986. ISBN: 84-205-1030-0. Teoría electromagnética ; M. Zahn; Ed. McGraw-Hill, 1991. ISBN: 970-10-0000-5. Fundamentos de la teoría electromagnética ; J.R. Reitz y F.J. Milford; Ed. Addison-Wesley Iberoamericana, 1986. ISBN: 0-201-06296-8. SISTEMA Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y CALIFICACIÓN Sistema de evaluación Hasta el curso 2009-2010 el sistema de evaluación de Fundamentos Físicos de la Ingeniería utilizaba para obtener la calificación final del alumno la nota de prácticas de laboratorio junto con la nota de los exámenes. Dado que este curso no es posible la realización de las prácticas, aquellos alumnos que hayan aprobado las prácticas durante los cursos anteriores tendrán la opción de mantener su nota de prácticas y su correspondiente bonificación. Aquellos alumnos que no hayan aprobado las prácticas en cursos anteriores deberán realizar un ejercicio de prácticas de laboratorio que formará parte del examen de la asignatura. Con carácter excepcional y único, en la convocatoria que se celebrará el 15 de noviembre de 2010, y en atención a que se trata de la tercera convocatoria asociada al curso anterior, el alumno que haya alcanzado 4 o más puntos en uno de los dos exámenes parciales cuatrimestrales realizados durante 2010 puede no examinarse de la materia de ese parcial. En las demás convocatorias, todos los alumnos sin excepción habrán de examinarse siempre de la materia de los dos cuatrimestres.
Criterios de evaluación Composición de los exámenes: Consistirá en la resolución de diversas cuestiones teóricas, problemas y/o ejercicios tipo test relativos a los contenidos de la asignatura. En el enunciado de cada ejercicio de teoría, cuestión y/o problema se asignará su valoración numérica. Se puntuará de cero a diez y la calificación será la suma de las notas alcanzadas en cada ejercicio. En cada examen podrá incluirse un ejercicio de prácticas de laboratorio que deberán realizar obligatoriamente aquellos alumnos que no hubieran aprobado las prácticas de laboratorio. Exámenes finales: En cada convocatoria tendrá lugar un examen compuesto de tres partes, que evaluarán los contenidos del temario de los bloques I al IV (primera parte), de los bloques V a VII (segunda parte) y del laboratorio de prácticas (tercera parte). En ningún caso se guardará la nota de una de las partes del examen para convocatorias posteriores. La parte del examen correspondiente a prácticas de laboratorio se calificará con una nota comprendida entre cero y diez puntos que será convertida a una aportación de prácticas que se sumará a la nota del examen para obtener la calificación final del alumno. La aportación de prácticas podrá ser positiva o negativa y se calculará de acuerdo con la siguiente expresión: Aportación prácticas=(nota tercera parte-5)/5 Para alumnos con prácticas aprobadas de cursos anteriores la aportación de prácticas será igual a la bonificación de prácticas obtenida el curso que aprobaron las prácticas. No obstante, estos alumnos tienen la opción de realizar también el ejercicio de prácticas (tercera parte) del examen. En ese caso se entiende que renuncian a la bonificación de prácticas obtenida en cursos anteriores. Esta bonificación quedará sustituida por la aportación de prácticas calculada a partir de la nota obtenida en la tercera parte del examen según se especifica en la fórmula anterior. Cuando la nota del alumno en la primera ó en la segunda parte del examen sea inferior a 4 puntos, la calificación global será suspenso y se le asignará la menor de las dos notas numéricas obtenidas. En el caso de obtener 4 ó más puntos en cada una de las dos partes indicadas, la calificación global será la media aritmética de las referidas partes más la aportación de la nota de las prácticas. La asignatura se considerará superada cuando la calificación global alcance al menos cinco puntos. IMPORTANTE: Con carácter excepcional y único, en la convocatoria que se celebrará el 15 de noviembre de 2010, y en atención a que se trata de la tercera convocatoria asociada al curso anterior, el alumno que haya alcanzado 4 o más puntos en uno de los dos exámenes parciales cuatrimestrales realizados durante 2010 puede no examinarse de la materia de ese parcial. En las demás convocatorias, todos los alumnos sin excepción habrán de examinarse siempre de la materia de los dos cuatrimestres.
CALENDARIO DE EXÁMENES Primera Convocatoria: 4-julio-2011 Segunda Convocatoria: 5-septiembre-2011 Tercera Convocatoria: 15-noviembre-2010 TRIBUNALES ESPECÍFICOS DE EVALUACIÓN Y APELACIÓN Presidente: Enrique Drake Moyano Vocal: Joaquín Bernal Méndez Secretario: Blanca Gómez Tubío Primer suplente: Gabriel Cano Gómez Segundo suplente: Antonio González Fernández Tercer suplente: Manuel Toscano Jiménez