1. DATOS INFORMATIVOS: MATERIA O MÓDULO: Física II CÓDIGO: 12055 CARRERA: NIVEL: Ingeniería Civil II No. CRÉDITOS: 4 CRÉDITOS TEORÍA: 4 CRÉDITOS PRÁCTICA: SEMESTRE / AÑO ACADÉMICO: Primero 2011-2012 PROFESOR: Nombre: Grado académico o título profesional: Breve indicación de la línea de actividad académica: Indicación de horario de atención a estudiantes: Correo electrónico: Teléfono: Ing. Pablo H. Torres M. Ingeniero Civil Profesor para las materias de Física en la Facultad de Ingeniería, en las Escuelas de Civil y de Sistemas y en la materia Planeación II de IX Semestre Civil 11:00 H a 15:00 H phtorres@puce.edu.ec 2-237-274 ; 096-036-554 2. DESCRIPCIÓN DE LA MATERIA: El Curso se desarrollará en cuatro (4) horas de clase teórica y dos horas de prácticas de Laboratorio por semana (Dos Grupos), que se dictarán de acuerdo a los horarios dispuestos por la Facultad y al departamento de Física. La materia se divide en teoría y práctica. Los aspectos que se mencionan seguidamente tienen relación a los temas en ambos campos. 1
HORARIO Curso Cátedra Hora Ayudantía Segundo I Aula 402 Martes Miércoles 07h:00 a 09h:00 07h:00 a 09h:00 Martes Miércoles* *Antes de iniciar cátedra 3. OBJETIVO GENERAL: Inculcar en el estudiante hábitos de análisis y razonamiento, tendiendo a despertar inquietudes investigativas en base a los fenómenos naturales. Relacionar los fenómenos con los respectivos modelos matemáticos y teóricos, con los modelos experimentales. La parte teórica del curso tiende a cubrir los conocimientos de la Física en el capítulo de Mecánica y Ondas, en los siguientes temas: DINAMICA DE LA ROTACIÓN. ECUACIONES DE NEWTON. METODO DE LAS FUERZAS DE INERCIA. TRASLACIÓN Y ROTACIÓN SIMULTANEAS. METODO DEL TRABAJO Y LA ENERGIA: TEOREMAS DEL TRABAJO Y LA ENERGIA Y DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGIA EN LA TRASLACIÓN Y EN LA ROTACIÓN. POTENCIA MECANICA Y RENDIMIENTO. METODO DEL IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO: TEOREMAS DEL IMPULSO Y LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO EN LA TRASLACIÓN Y EN LA ROTACIÓN. CONSERVACIÓN DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO EN LA TRASLACIÓN Y EN LA ROTACIÓN. SISTEMAS DE MASA VARIABLE. CHOQUES EN UNA Y EN DOS DIRECCIONES. ROTACIÓN ALREDEDOR DE UN EJE MOVIL. ELASTICIDAD: ESFUERZOS Y DEFORMACIONES. LEY DE HOOKE. MODULOS ELÁSTICOS. VIBRACIONES MECANICAS: EL OSCILADOR ARMONICO SIMPLE. CONSIDERACIONES DINAMICAS Y CINEMATICAS DE UN SISTEMA ANIMADO DE MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE. MOVIMIENTOS ONDULATORIOS: ONDAS EN MEDIOS ELÁSTICOS. ECUACIÓN DE LAS ONDAS VIAJERAS. FENÓMENOS ONDULATORIOS. FENÓMENOS DE SUPERPOSICIÓN. ONDAS DE PRESION. ONDAS SONORAS. ACUSTICA DE LOCALES. 4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: El desarrollo del curso permitirá al Estudiante identificar y relacionar los procesos Físicos que con modelos Matemáticos, se plantean las observaciones de la naturaleza; Al final del curso estará en capacidad de usar, especificar y/o aplicar los conocimientos en materias relacionadas y en la vida diaria. 5. CONTENIDOS PLAN ANALÍTICO DE LA TEORÍA CAPITULO 1.- DINAMICA DE LA ROTACION 1.1 Revisión de las Leyes de Newton 2
1.2 Resolución de problemas de dinámica de la rotación utilizando el método de las fuerzas de inercia. 1.3 Traslación y rotación simultáneas. Problemas de rodadura. Fuerzas de fricción compatibles con la rodadura solamente. Rodadura con deslizamiento. CAPITULO 2.- TRABAJO Y ENERGIA 2.1 Conceptos de trabajo y energía en la traslación y en la rotación. Unidades de medida. Ecuaciones dimensionales. 2.2 Teorema del trabajo y la energía para la traslación y la rotación. Conservación de la energía. 2.3 Aplicaciones del método del trabajo y la energía a la resolución de problemas de dinámica en la traslación y en la rotación. 2.4 Potencia mecánica: Unidades y dimensiones. Rendimiento de los mecanismos. CAPITULO 3.- IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO 3.1 Conceptos de impulso y cantidad de movimiento en la traslación y en la rotación. Unidades de medida. Ecuaciones dimensionales. Momento cinético. 3.2 Teoremas del impulso y de la cantidad de movimiento para la traslación y la rotación. Conservación de la cantidad de movimiento. 3.3 Aplicaciones del método del impulso y la cantidad de movimiento a la resolución de problemas de dinámica en la traslación y en la rotación. 3.4 Impulso provocado por fuerzas y girógenos que varían en función del tiempo. 3.5 Sistemas de masa variable. 3.6 Choque de los cuerpos. Leyes del choque. Problemas en una y dos dimensiones. CAPITULO 4.- ELASTICIDAD 4.1 Esfuerzos y deformaciones unitarias. 4.2 Ley de Hooke. Módulos elásticos. 4.3 Comportamiento elástico de los materiales. Límite elástico. Límite de proporcionalidad. 4.4 Problemas de relación entre esfuerzos y deformaciones. Problemas de equilibrio hiperestático. CAPITULO 5.- VIBRACIONES 5.1 Vibraciones mecánicas. Fuerzas y girógenos recuperadores elásticos. 5.2 El oscilador armónico simple. Consideraciones dinámicas y cinemáticas. 5.3 Ecuaciones del movimiento armónico simple. 5.4 Sistemas vibrantes: Péndulo elástico, péndulo simple, péndulo compuesto, péndulo de torsión. Ecuaciones, períodos de oscilación y frecuencias. CAPITULO 6.- MOVIMIENTO ONDULATORIO 6.1 Ondas mecánicas. Propagación de las ondas. Ecuación fundamental. Longitud de onda y frecuencia. 6.2 Ondas viajeras. Ecuación de las ondas viajeras. 6.3 Superposición de ondas. Fenómenos de interferencia. 6.4 Fenómenos ondulatorios. 3
CAPITULO 7.- ONDAS SONORAS 7.1 Ondas mecánicas audibles, ultrasónicas e infrasónicas. 7.2 Ondas de presión. 7.3 Sistemas vibrantes y fuentes sonoras. 7.4 Efecto Doppler. 7.5 Acústica de locales. 6. METODOLOGÍA, RECURSOS: El Programa se desarrollará en base a un sistema activo de aprendizaje, en el que los estudiantes presentarán los Temas propuestos en el Programa, a través de una consulta para ser tratados en clase, esto implica también el análisis y discusión de los temas particulares que se presentan. La parte estructural del Tema será dirigida por el profesor para cimentar los conocimientos, por lo que además se presentarán trabajos y pruebas que demuestren los niveles de conocimiento adquirido, previo a la aprobación del curso. Los recursos que se utilizarán serán: - Equipos de laboratorio y aparatos de medida. - Trabajos de resumen de los estudiantes. - Bibliografía apropiada. - Medios audiovisuales. 7. EVALUACIÓN: CRONOGRAMA DE EVALUACIONES: FECHA Y HORA DE LOS EXÁMENES Y PRUEBAS Como los exámenes y las pruebas tienen la mayor ponderación, se indican a continuación las fechas de ejecución de las mismas. ITEM PRUEBA EXAMEN BIMESTRE FECHA Primer bimestre FECHA Segundo Bimestre FECHA Tercer bimestre De acuerdo al calendario establecido por la Facultad. 7.2 SISTEMA DE CALIFICACIONES El semestre se divide en tres períodos que se evalúan de la siguiente manera: los dos primeros sobre quince puntos (15) y el tercero sobre veinte (20), dando un total de cincuenta puntos (50). Cada período se evalúa con las siguientes ponderaciones: la práctica de Laboratorio el 10% y la teoría al 90%. Según la siguiente tabla: PONDERACIONES DE LOS ITEMS A SER EVALUADOS 4
Item Examen * Laboratorio Prueba Lecciones y Trabajos Deberes- Talleres Ponderación 60% 10% 20% 5% 5% * El examen consta de una parte teórica y de una parte práctica, con ponderación de 40% y 60% del Examen 7.3 FECHAS DE ENTREGA DE CALIFICACIONES EN SECRETARÍA En la tabla se indican la fecha de entrega de calificaciones. 1 Bimestre 2 Bimestre 3 Bimestre De acuerdo al calendario establecido por la Facultad 7.4 FORMATO DE PRESENTACIÓN DE LAS TAREAS A SER EVALUADAS Todas las tareas que se evalúan en el presente curso deberán tener el siguiente formato: PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL ECUADOR FACULTAD: Ingeniería PROFESOR: Ing. Pablo Torres M. ESCUELA: ESTUDIANTE: CURSO: PARALELO: ASIGNATURA: DESCRIPCIÓN: TEMA: FECHA: Los espacios de escuela, curso paralelo y asignatura se llenan de acuerdo a la carrera, curso con paralelo y asignatura donde cada estudiante curse. En estudiante va(n) el (los) nombre(s) del (os) estudiante (s) que realiza(n) la(s) tarea(s). En descripción va el nombre de la tarea (Taller, Deber, Trabajo, Lección, Prueba) seguida de dos números: uno romano que indica el período y otro decimal que informa la estadística por período de cada una de las tareas realizadas. La fecha de entrega y el tema de una tarea se colocan en los espacios correspondientes. En el caso de trabajos de investigación deberá indicarse la bibliografía correspondiente. 5
8. BIBLIOGRAFÍA: Textos de Referencia: Física Universitaria: Sears Zemansky Young Freedman Tomo I y II Dinámica para Ingenieros: Beer & Johnston MC GRAW HILL Textos recomendados: Física: Resnick Holliday Krane. Tomo I y II Física: Douglas Giancoli Física: Blatt Física: Serway. Tomo I y II Física: Alonso, Alonso/Acosta; Alonso/Finn Física: Vallejo Zambrano Tomo I y II Física: Vallejo Ayala Física General: Carel van der Merwe Aprobado: Por el Consejo de Escuela f) Director de Escuela fecha: Por el Consejo de Facultad f) Decano fecha: INFORMACIÓN ADICIONAL PARA LA ELABORACIÓN DEL PROGRAMA Inicio: Fin: Exámenes finales: 6
Asignatura: SEMANA (1-17) N de horas de clases teóricas ACTIVIDADES DE INTERACCIÓN DOCENTE - ESTUDIANTES (HORAS PRESENCIALES) N de horas de clases prácticas, laboratorios, talleres Organización Docente Semanal N de horas de tutorías especializadas TRABAJO AUTÓNOMO DEL ESTUDIANTE (HORAS NO PRESENCIALES) ACTIVIDADES (Descripción) N de horas EVALUACIONES TEMAS A TRATAR (N del tema, unidad, o capítulo descritos en Contenidos) 1 semana 4 Trabajo y Lección Unidad 1: 1.1, 1.2 2 semana 4 Trabajo y Lección Unidad 1: 1.3 3 semana 4 Taller y Prueba Unidad 2: 2.1, 2.2 4 semana 4 Trabajo, Lección y 1 Examen Unidad 2: 2.3, 2.4 5 semana 4 Trabajo y Lección Unidad 3: 3.1, 3.2 6 semana 4 Trabajo y Lección Unidad 3: 3.3, 3.4 7 semana 4 Taller y Prueba Unidad 4: 4.1, 4.2 8 semana 4 Trabajo y Lección Unidad 4: 4.3, 4.4 9 semana 4 Trabajo, Lección y 2 Examen Unidad 5: 5.1, 5.2 10 semana 4 Trabajo y Lección Unidad 5: 5.3, 5.4 11 semana 4 Trabajo y Lección Unidad 6: 6.1, 6.2 12 semana 4 Taller y Prueba Unidad 6: 6.3, 6.4 13 semana 4 Trabajo y Lección Unidad 7: 7.1, 7.2 14 semana 4 Trabajo y Lección Unidad 7: 7.3 15 semana 4 Trabajo y Lección Unidad 7: 7.4 16 semana 4 Trabajo, Lección y Unidad 7: 7.5 17 semana 4 Evaluación y Revisión de Revisión unidades 18 semana EXÁMENES: 3 Examen 7