ESCUELA: UPIICSA CARRERA: INGENIERIA EN TRANSPORTE ESPECIALIDAD: COORDINACION: DIVISION DE CIENCIAS BASICAS DEPARTAMENTO: ACADEMIAS DE FISICA ASIGNATURA: MECANICA CLASICA CLAVE: TSME SEMESTRE: PRIMERO CREDITOS: 8 VIGENTE: Julio 98 TIPO DE ASIGNATURA:TEORICA MODALIDAD: Escolarizada X Abierta. FUNDAMENTACION DE LA ASIGNATURA ASIGNATURAS ANTECEDENTES: Ninguna ASIGNATURAS COLATERALES: Laboratorio de Mecánica Clásica ASIGNATURAS CONSECUENTES: Ondas Mecánicas y Acústica, Laboratorio de Ondas Mecánicas y Acústica y Mecánica Industrial Y La carrera de Ingeniería en Transporte es una licenciatura abocada al tratamiento y solución de los problemas de transporte ademàs de la planificación a corto, mediano y largo plazo de los mismos, La física como toda una ciencia estudia los fenòmenos físicos que ocurren en la naturaleza, en particular los Postulados de Newton (Leyes) que gobiernan los procesos mecànicos bajo sistemas inerciales, constituyn los fundamentos de los procesos de manufactura; Constituyendo la plataforma central del entorno de los profesionales dedicados a mejorar la calidad de los prouctos terminados para beneficio de la humanidad. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA Proporcionar los fundamentos principales que constituyen la mecánica Newtoniana (Introducción a la Mecánica clásica), asì como la manipulación de los mismos en sus diferentes niveles cognoscitivos, que proporcionan la base inicial para las asignaturas consecuentes que forman la Curricula del Ingeniero Industrial. TIEMPOS TOTALES ASIGNADOS: H/SEMESTRE: 60 H/SEMANA:4 H/TEORIA/SEMESTRE: 60 H/PRACTICA/SEMESTRE: PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR:ACADEMIA DE MECANICA CLASICA REVISADO: DEPTO. DE FISICA APROBADO POR: EL PRESIDENTE DEL AUTORIZADO POR: COMISION DE PLANES Y PROGRMAS DE ESTUDIO DEL IPN
H.C.T.C.E. C. DIRECTOR DE LA ESCUELA
HOJA: 2 DE 19. UNIDAD I NOMBRE INTRODUCCION OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD Identificar y clasificar los diferentes campos de la física, relacionándolos con sus Diferentes aplicaciones en el mundo científico-tecnológico; en el entorno de la sociedad. 1.1 1.1.1 1.1.2 1.2 1.2.2 1.2.3 1.3 1.3.1 Campos de Estudio de la física La Física como una ciencia real. Clasificaciòn de la Física. Cantidades físicas y su Medición. Conceptualización de la Medición. Patrones de Medición. Análisis Dimensional. Importancia del Análisis Dimensional en las Actividades Físicas Exposición del profesor, exhibiendo algunas filmaciones de las diferentes aplicaciones. Exposición del profesor. Exposición del profesor. Exposición del Profesor Exposición del profesor. Exposición del profesor Exposición del profesor exhibiendo algunas filmaciones de las diferentes aplicaciones de la Física Exposición del profesor 2:00 2:00 1B, 4B, 5C, 6B
HOJA: 3 DE 19. UNIDAD II NOMBRE ESTUDIO GEOMÉTRICO DEL MOVIEMIENTO: CINAMÁTICA PUNTUAL OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno identificará, describirá y analizará el movimiento de una partícula que se mueve en el espacio; modelando matemáticamente: La posición, la velocidad y aceleración. 2.1 2.2 2.2.1. 2.2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 T E M A S Caracterización del Moviemiento. Sistemad de Referencia Sistema de Coordenadas Rectangulares. Sistemas de Coordenadas polares. Posición de una partìcula. Concepto de función vectorial. Trayectoria de desplazamiento(imagen de la función vectorial) Continuidad de una función INSTRUMENTACION DIDACTICA Exposición por el profesor con participación de los alumnos Exposición del profesor, resolviendo problemas y tareas extra clase. T P EC 2:00 3:00 2:00 2:00 4:00 2:00 4:00 CLAVE 1B, 3C, 4B, 5C, 6B
HOJA: 3 DE 19. 2.3.4 2.4 2.4.1 2.5 2.5.1 2.6 2.7 2.7.1 2.7.2 2.8 2.8.1 T E M A S Derivada de una función vectorial Velocidad de la partícula. Rapidez del movimiento de la partícula. Aceleración de una partícula Magnitud de la aceleración de una partícula. Modelo matemático que relaciona posición, velocidad y aceleración. Aplicaciones. Movimiento de proyectiles Movimiento circular. Movimiento Relativo. Sistemas de Referencia no inerciales Transformaciones de Galileo INSTRUMENTACION DIDACTICA Exposición por el profesor, complementando con ejemplos. Exposición del profesor complementando con sesolución de problemas. Exposición del profesor. Participación de los alumnos en las diferentes aplicaciones Exposición del profesor T P EC 2:00 4:00 2:00 4:00 2:00 4:00 2:00 6:00 2:00 2:00 CLAVE 1B, 3C, 4B, 5C, 6B 2.8.2
ASIGNATURA: MECANICA CLASICA CLAVE: TSMC HOJA: 4 DE 19. UNIDAD III NOMBRE DINAMICA DE UNA PARTÍCULA OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno identificará un sistema de referencia inercial; Describirá y aplicará las leyes de Newton así como el concepto de diagrama de Cuerpo Libre en la soución de problemas. 3.1 3.1.1 3.1.2 3.2 3.2.1 3.3 Leyes de Newton y sistemas Inerciales. Concepto de Masa. concepto de fuerza. Descripción de la Dinámica. Aplicaciones del Algebra Vectorial al diagrama de Cuerpo Libre. Leyes de fuerzas Lectura por los alumnos de Leyes de ewton. Presentación, discusión y solución de problemas tipo. Autoevaluación. Evaluación Descripción de Fuerzas que estan presentes cotidianamente 3:00 3:00 3:00 4:00 4:00 4:00 1B, 4B, 5C
HOJA: 5 DE 19. 3.3.1 3.3.2 Tipos de Fuerzas. (a) Contacto (b) Resorte Dinámica del Movimiento Circular Uniforme. Caracterización de los diferentes tipos de fuerzas. 2:00 1B, 4B, 5C, 6B 3.4 3.4.1 Movimiento Armónico Simple (Mas). Características del MAS. Condiciones en que un movimiento periódico se considera MAS. 2:00 8:00 3.4.2 MAS de un resorte, un Péndulo y un Péndulo Físico. 2:00
HOJA: 7 DE 19. UNIDAD IV NOMBRE TRABAJO Y ENERGIA. SISS DE PARTÍCULAS OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno identificará y descirbirá el trabajo, así como los principios de conservación relacionados con las fuerzas conservativas, realizando diferentes aplicaciones cincluyendo fuerzas discipativas. 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.2.1 Concepto de Trabajo y Energìa. Trabajo realizado por una fuerza constante. El producto escalar de dos vectores. Trabajo realizado por una fuerza variable. Integral de Línea. Trabajo realizado por un resorte. Exposición por el profesor. Plantear y solucionar problemas con participación de los alumnos. 4:00 1B, 2C, 3C, 4B, 5C, 6B
HOJA: 8 DE 19. Teorema del Trabajo y Energía Energía Cinética. Energía Cinética y el Teorema del Trabajo y la Energía Pérdida de Energía Cinética producto de la fricción. Energía Mecánica y Energía. Energía potencial. Energía Potencial Gravitacional. Energía Potencial de un resorte. Diagramas de Energía y equilibrio de un sistema. Principios de Conservación. Fuerzas conservativas y no conservativas Propiedades de una fuerza conservativa. Exposición por el profesor. Plantear y solucionar problemas con participación de los alumnos. Exposición por el profesor. Exposición por el profesor. 2:00 3:00 4:00 6:00 8:00 1B, 2C, 3C, 4B, 5C, 6B
La fuerza de gravedad como una fuerza conservativa HOJA: 9 DE 19. La fuerza de resorte como fuerza conservativa 1B, 2C, 3C 4.4.1.2 4.4.1.2. 1 Propiedades de una Fuerza no conservativa. La fuerza de fricción como fuerza no conservativa. Fuerzas Conservativas y energía potencial. Conservación de la energía mecànica. Energía Mecánica Total. Aplicaciones de la conservación de la energía mecánica para los casos como: - Cuerpos que caen libremente - Un sistema masa-resorte - El Péndulo Exposición por el profesor Exposición por el profesor y participación de los alumnos 4:00
HOJA: 10 DE 19. 4.4.4 Cambios en la energía mecánica cuando se presentan fuerzas no conservativas. 1B, 2C, 3C 4.5 4.5.1 Concepto de Potencia. Relación de la potencia con el trabajo. Exposición por el profesor y participación de los alumnos
HOJA: 11 DE 19. UNIDAD V NOMBRE CANTIDAD DE MOVIMIENTO LINEAL OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno reconocerá el principio de conservación de la cantidad de movimiento como uno de los principios fundamentales y más universales de la física, encontrando sus aplicaciones principales en el análisis de las colisiones entre objetos, sin importar el tampo de éstos y sin importar que fuerzas se hallan implicadas. 5.1 5.1.1 5.1.2 T E M A S Caracterización de la cantidad de Movimiento Lineal. La cantidad de Movimiento Lineal como una cantidad Dinámica. La cantidad de Movimiento Lineal para un sistema de dos partículas. Concepto de Impulso. INSTRUMENTACION DIDACTICA Exposición por el profesor Exposición por el profesor. T P EC 2:00 2:00 6:00 CLAVE 1B, 4B, 5C, 6B
5.2 5.2.1 Definición de vector impulso de un fuerza como el cambio de la cantidad de movjimiento lineal. Exposición por el profesor. HOJA: 12 DE 19. el impulso como el promedio temporal de una fuerza en un intervalo. Análisis de colisiones inelásticas y elásticas en un fuerza y dos dimensiones. Exposición por el profesor. Exposición por el profesor. Resolución de problemas. Conservación de la Cantidad de Movimiento. 4:00 12:00 1B, 4B, 5C, 6C Centro de Masa de un Sistema de Prtículas y de un cuerpo contínuo. Exposición por el profesor. Movimiento del Centro de Masa. Cantidad de
Movimiento Total de un Sistema de particulas. Sistema de referencia del centro de masa. Investigación por los alumnos. HOJA: 13 DE 19 5.3.4 Energìa Cinética de un sistema de partículas. Investigación por los alumnos. 1B, 4B, 5C 5.3.5 Análisis de problemas relacionados con masa variable: propulsión de cohetes y bandas transportadoras. Investigación por los alumnos.
HOJA: 14 DE 19. UNIDAD VI NOMBRE ESTUDIO GEOMÉTRICO DEL MOVIMIENTO: CINEMÁTICA ROTACIONAL OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD Abstraer cuerpos reales; en este caso, a los modelos planteados. Determinar la posición de un ñunto arbitrario en un cuerpo rítido, en el tiempo, mediante el modelo propuesto. Descomponer el movimiento de rotación y traslación, planar, en movimientos elementales. 6.1 6.2 definición y concepto de cuerpo rígido Rotación pura de un cuerpo rígido. Exposición por el profesor. Ejemplos cotidianos. Modelo Matemático. Realidad e Idealización. 9:00 18:00 2 3 4 5 6
6.2.1 6.2.2 Rotación de un cuerpo rígido alrededor de un eje fijo. Variables angulares vectoriales. Reducción al movimiento planar. Exposición del profesor. Ejemplos cotidianos. sistema de referencia. Exposición por parte del profesor. Práctica de Laboratorio. HOJA: 15 DE 19. 6.2.3 6.3 Relación entre variables angulares y las variables lineales.. Movimiento de Rotación y Traslación. Exposición por parte del profesor. solución de problemas. Analogías de ecuaciones. 2:00 1B, 4B, 5C 6.3.1 Rotación y Traslación de un cuerpo rígido cuando el eje se desplaza paralelo a si mismo. Rodadura. Exposición del profesor. Ejemplos cotidianos. Sistema de referencia práctica. 2:00 6.3.2 La Rotación y La Traslación Exposición por parte del profesor,
6.3.3 como superposición de movimientos. Transformación del movimiento de rotación y traslación en una rotación pura. Çeje y punto instantáneo de giro. ejemplos, deducción de las ecuaciones Cinemáticas por relativización del movimiento. Ejercicios y problemas. Por Inferencia de la Relativización. Punto de velocidad cero. Casos particulares, eje de giro a través del centro de masa. Ejemplos y Problemas. HOJA: 16 DE 19. UNIDAD VI NOMBRE DINAMICA ROTACIONAL II OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno identificará el movimiento de rotación del cuerpo rígido que gira con respecto a un eje; analizando eventos físicos que involucren traslaciones y rotaciones. 7.1 Momento de una Fuerza (Torca). Exposición por el profesor. 5:00 16:00 1B, 4B, 5C
7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 7.1.5 7.1.5.1 7.1.5.2 Velocidad angular y aceleración angular. Momento de Fuerza. Momento de Inercia. Relación entre cantidades angulares y lineales. Energía Rotacional. Teorema de los ejes paralelos. Teorema de los ejes perpendiculares. Discusión de casos. Presentación de ejemplos ilustrativos. Exposición por los alumnos HOJA: 17 DE 19. X.1 X.2 Inercia de Rotación de los cuerpos sólidos. Torca que actúa sobre una particula. 1B, 4B, 5C, 6B Forma Rotacional de la segunda Ley de Newton. Relación entre Momento de Fuerza y Aceleración angular. Dinámica de la rotación de un cuerpo rígido. Exposición por el profesor. Discusión de casos. Presentación de ejemplos ilustrativos. Exposición por los alumnos. 2:00 6:00
Movimiento de Rotación y Traslación. Rodamiento sin deslizamiento. Exposición por el profesor. Discusión de casos. Presentación de ejemplos ilustrativos Exposición por los alumnos. 2:00 6:00 HOJA: 18 DE 19. PERIODO UNIDADES TICAS PROCEDIMIENTOS DE EVALUACION 1 2 3 I, II, II III, IV, V VI, VII Evaluación escrita Participación 100% Evaluación escrita Participación 100% Evaluación escrita Participación 100% La calificación final será el promedio aritmético de las tres calificaciones parciales
CLAVE B C 1 2 3 4 5 6 X X X X X X R. Resnik, D. Halliday y K. S. Krane; Física Vol. Y, Editorial CECSA, 4ª De. 1996 F. Ramírez y A. Gallegos. Elementos de Cálculo Vectorial; Editorial SPANTA. 1997 l.e. Larson, R.P. Hostetler y B.H. Edwards; Cálculo vol. 2; Mc. Graw Hill, 5ª Edición 1995 P. A. Tipler; Física Vol. 1 Editorial reverte; 3ª Edición 1996 M. Alonso y E.J. Finn; Física vol. 1 Mecánica; Addison Wesley 1986 R.A. Serway; Física Tomo 1; Mc Graw Hill; 4ª Edición 1997