Nombre de la asignatura : Física I Clave de la asignatura ... · PDF fileserway raymond...

l.- DATOS DE LA ASIGNATURA

Nombre de la asignatura : Física I

Clave de la asignatura :ACB-9317

Horas teoría-Horas oráctica-Créditos : 4-O-8

.

JUSTIFICACION

Tomando en cuenta el perfil de las carreras de Ingeniería Elktrica e Ingenierfa Industrial, y elobjetivo de las materias Mecánica de Ingenierfa Electrhica y Mecánica 1 de Ingenierfa Industrial,se analizaron sus contenidos, prerrequisitos y materias posteriores, se concluyó en un programaúnico para ambas especialidades, cunpliendo con la meta de formación en los egresados.

El programa único adoptará el nombre de Mechica 1 con la estructura te6rica de 4-O-8, para las dosespecialidades.

2. U B I C A C I O N D E L A A S I G N A T U R A

a) RELACION CON OTRAS ASIGNATURAS DEL PLAN DE ESTUDIO

A N T E R I O R E S

ASIGNATURAS TEMAS

ING. ELECTRONICA

Matemáticas 1 - Aplicación de deriva-das a la definición develocidad instanthea

Matemhticas I I - Algebra de vectores- Integrales de lfneas

P O S T E R I O R E S

ASIGNATURAS TEMAS

Máquinas Elktricas - Motores de corrientedi recta

Electrónica Industrial II - Control de motores

Instrmentación - Mecanismos de ins-t r w n t o s

:

157

(CONTINUACION)

A N T E R I O R E S

ASIGNATURAS TEMAS

ING. INDUSTRIAL

Dibujo - Diagrama de cuerpo Libre

- Dibujo a mano alzada- Cotas, notas

Matemáticas III(Correquisito deMecánica 1)

- Algebra de vectores

Matematicas I I - Integral definida- Producto escalar- Producto vectorial- Derivada de funciones

vectoriales- La integación de fun-

ciones vectoriales

Matem6ticas 1 - La derivada- La integral definida- Máximos y mínimos

INGENIERIA ELECTRICA

Matematicas 1 - La derivada.- Aplicación de derivad- La Integral- Tknicas d e integra-

ci6n.

Matematicas II - Vectores y Superficie- Campos vectoriales.

P O S T E R I O R E S

ASIGNATURAS TEMAS

Mecánica II - Todas

Achinistración del mante- - Instalación de equiponimiento

Procesos de Fabricación - Máquinas herramientasmás cornúnes y espe-ciales.

Planeación y Diseño de - Generalidades del ma-Instalaciones nejo de materiales

Ergonomfa - Antropometrfa estát i -ca y dinámica

Sistemas de Manufactura - Lfneas de transferen-cia

F is ica II

Fisica 111

- E lectroestát ica .

- Esfuerza y Deforma-ción.

- Momento Flexionante.

b) APORTACION DE LA ASIGNATURA AL PERFIL DEL EGRESADO

INGENIERIA ELECTRONICAContribuye al diseño, operación, selección, mantenimiento e instalación de sistemas y equiposelectrónicos que involucren partes mecánicas.

INGENIERIA INDUSTRIALProporciona elementos que permiten al egresado colaborar en el diseño o modificación de productosy servicios

INGENIERIA ELECTRICAProporcionar la base para el estudio de La electroestática y permite al egresado entenderalgunos aspectos del disño de elementos mecánicos enpleados en la transmision y distribucciónde la energía eléctrica asi como del manejo de materiales.

3. O B J E T I V O ( S ) G E N E R A L (E S) D E L C U R S O

Conprender Los fenómenos ffsicos en las que intervienen fuerzas, movimientos, trabajos yenergía mecánica.

158

4 . TERARIO

NURERO

1

II

III

IV

V

VI

TEMAS

Antecedentes Históricoe

Estitica de ta Particula

Estltica del Cuerpo Rigido

CinemAtic de La Particula

Cinemátice del Cuerpo Rigido 5.1 Movimiento de trsslacibr5.2 Bovimiento relativo5.3 Roteción alrededor de un eje fijo

Dinámica de la Psrticula 6.1

SUBTERAS

1.1 Antecedentes históricos de la mecbnice1.2 Ubicación de la l stkica y dinkmice dentro de La rc6-

nice

2.3 conceptos b6alcos2.2 Resultante de fuerzas coplanares2.3 Descolpoíicibn de une fuerza en 8us caporuntes rectan-

gulares2.3.1 En un plano2.3.2 En el especio

2.4 Equilbrfo de le pnrticula2.4.1 En un plano2.4.2 En el espacio

3.1 Cuerpos rigidos y principio de transmisibilidad3.2 Bomento de une fuerza3.3 kmento & una fuerza respecto a un punto3.4 Teorema de Varignon3.5 Romento de une fuerza respecto e un eje3.6 Par de fwrzas y sistemes equivalentes3.7 DescomposicMn de uns fuerza en une fuerze y un par3.8 Reacciones en apoyos y conexiones3.9 Diegrsoas de cuerpo libre3.10 Equilibrio del ampo rigido on dos dirnsiones

4.14.2

4.3

Conceptos generalesBovimiento rectilineo4.2.1 Ecuaciones diferenciales del movimiento4.2.2 Bovimiento rectilineo uniforms y uniformemente

aceleredo4.2.3 Movimiento relativo4.2.4 Rovimiento dependienteRovimiento curvilíneo4.3.1 Componentes rectangulares de velocidad y acele-

ración4.3.2 Componentes tangenciales y norrral de la acele--

racián

Segunde ley& Newton6.1.1 Aplicación a movimiento rectilfneo6.1.2 Aplicación a movimiento curvilineo

5 . A P R E N D I Z A J E S R E Q U E R I D O S

INGENIERIA ELECTRONICAC¿lculoAn6lisit Vectorial

INGENIERIA INDUSTRIAL- Resolver ecuaciones simult6neas.- Aplicar 1s ley ¿e los senos y los cosenos.- Aplicar funcimes trigonodtricas.- Realizar dibujos a mano alzada.- Derivar funciones sencillas.- Integrar funciones uncilles.- Resolver productos escalares y vectoriales.

INGENIERIA ELECTRICACblculoAnilisis Vectorial

159

6.SUGERENCIAS D ’ I D A C T I C A S

- Realizar investigación docunental sobre los conceptos utilizados.

- Elaboración de un banco de problemas para entrgar como ejercicios al estudiante para reforzar lostemas vistos en clase.

- Participación del estudiante en la discusión de los conceptos.

- Uso del material audiovisual para mejorar La comprensión de Los conceptos.

- Desarrollo de modelo didkticos.

- Uso de la computadora para la solución de problemas, como complemento para la comprensión de conceptos.

7 . S U G E R E N C I A S D E E V A L U A C I O N .

- Evaluación de reportes de Las investigaciones docuaentales desarrollados.

- Evaluación de problemas asignados.

- Evaluación de los programas realizados en La computadora.

- Participación en el desarrollo de la clase.

NOTA: Los puntos 6 y 7 deberan ser desarrollados y/o enriquecidos en Las academias correspondientesen conjunto con el departamento de desarrollo académico

8 . U N I D A D E S D E A P R E N D I Z A J E

NUMERO DE UNIDAD: 1

NOMBRE DE LA UNIDAD: ANTECEDENTES HISTORICOS

I OBJETIVOI

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE BIBLIOGRAFIAEDUCACIONAL /

Conocer6 el desarrollo de 1.1 Realizar una investigación con respecto al desarrollo históricola mec6nica ubicando en de la mec6nica :el tiempo los personajes 1.2 Efectuar una discusión con los resultados del punto anteriory acontecimientos impor- ttantes.

160

NUMERO DE UNIDAD: I I

NOMBRE DE LA UNIDAD: ESTATICA DE LA PARTICULA

OBJETIVOEDUCACIONAL

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE BIBLIOGRAFIA

Comprenderá los conceptosfundamentales de la está-tica de la partfcula y a-plicara las ecuaciones deequilibrio en la soluciónde problemas de fuerzas -coplanares y en el espa--cio.

2.1 Determinar la resultante de sistemas de fuerzas concurrentes ycoplanares

2.2 Calcular las características de una fuerza y sus componentes2.3 Resolver problemas completos de fuerzas coplanares, aplicando

el método de Las conponentes rectangulares2.4 Resolver problemas corrpletos de partfculas en equilibrio, ela-

borando el diagrama de cuerpo libre y aplicando las condicionesde equi l ibr io

2.5 Descomponer un sistema de fuerzas concurrentes en el espacio ycalcular la resul tante de este

2.6 Resolver problemas de equilibrio de partfculas en espacio

NOTA: Se recomienda que esta unidad sea impartida en 10 horas

NUMERO DE UNIDAD: I I I

NOMBRE DE LA UNIDAD: ESTATICA DEL CUERPO RIGIDO

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE BIBLIOGRAFIAOBJETIVOEDUCACIONAL

AL finalizar esta unidad,el alumo conocer6 losconceptos de momento deuna fuerza, Teorema deVarignon, pares de fuer-zas, y Las aplicará enla resolución de proble-mas relativos a sistemasequivalentes de fuerzas.

3.1 Comprender las caracterfsticas de un cuerpo rfgido y La transmi-sibilidad de una fuerza aplicada a 61

3.2 Calcular el momento generado por una fuerza (respecto a un pun-to y a un eje)

3.3 Descomponer una fuerza aplicada a un cuerpo rígido en un sistemafuerza-par

3.4 Calcular las condiciones de un sistema de fuerza-par aplicadas aun cuerpo rígido para mantener el equilibrio

L

NUMERO DE UNIDAD: I V

NOMBRE DE LA UNIDAD: CINEMATICA DE LA PARTICULA

OBJETIVOEDUCACIONAL

Cmprender Las condicio-nes de equilibrio de unapartícula en movimientorectilíneo y curvilineo.

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

4.1 Definir posición, velocidad y aceleración de una partícula4.2 Establecer las ecuaciones diferenciales del movimiento4.3 Clasificar el tipo de problema según su aceleración4.4 Deducir las ecuaciones para el movimiento rectilíneo uniforme4.5 Deducir Las ecuaciones para el movimiento uniformemente acele-

rado4.6 Definir el movimiento relativo4.7 Ejercitar con problemas el movimiento relativo4.8 Identificar el movimiento de pendiente de varias partículas4.9 Recordar el concepto de vector de posición4.10 Definir velocidad y aceleración de una partícula en movimiento

curvilineo4.11 Expresar la velocidad y aceleración de sus conponentes rectangu-

lares4.12 Resolver problemas de proyectiles4.13 Deducir las expresiones de Los componentes normal y tangencial

de la aceleración4.14 Recordar los sistemas coordinados polar y cilfndrico4.15 Deducir Las expresiones de los conponentes radial y tangencial

de la velocidad y de la aceleración4.16 Expresar las ecuaciones del movimiento relativo para el movi-

miento curvilfneo4.17 Realizar ejercicios

NOTA: Se recomienda que esta unidad sea impartida en 22 horas.

lfil

BIBLIOGRAFIA

L

NUMERO DE UNIDAD: V

NOMBRE DE LA UNIDAD: CINEMATICA DEL CUERPO RIGIDO

/OBJETIVO

EDUCACIONALACTIVIDADES DE APRENDIZAJE BIBLIOGRAFIA

Comprenderá Los conceptosb&icos e n relaci6n a u nc u e r p o rlgido e n movi-miento

5 . 1 Corrprender l o s d i s t i n t o s t i p o s d e m o v i m i e n t o q u e p u e d e p r e s e n t a r 1u n c u e r p o rlgido 2

5 . 2 C a l c u l a r l o s parhetros d e l m o v i m i e n t o d e t r a s l a c i ó n , r e l a t i v o 3y r o t a c i ó n a l r e d e d o r d e u n e j e f i j o 4

NUMERO DE UNIDAD: V I

NOMBRE DE LA UNIDAD: DINAMICA D E L A PARTICULA

OBJETIVOEDUCACIONAL


Conprenderá l a r e l a c i ó n 6 . 1 D e f i n i r l a s e g u n d a L e y d e N e u t o ne n t r e l a a p l i c a c i ó n d e 6 . 2 A p l i c a r l a s e g u n d a L e y d e N e u t o n e n l a s o l u c i ó n d e p r o b l e m a s d e 1u n a f u e r z a a u n a partícu- movimiento rectilineol a y s u e s t a d o d e r e p o s o 6 . 3 A p l i c a r l a s e g u n d a L e y d e N e w t o n e n l a s o l u c i ó n d e p r o b l e m a s d e s0 movimiento . movimiento curv i l íneo 4

I

9 . BLBLIOGRAFIA

l.- SERWAY RAYMOND A.F I S I C A , TOMO 1E d . McGRAU-HILL

2.- BUECHE FREDERICK J .FISICA PARA ESTUDIANTES DE CIENCIAS E INGENIERIA, VOL. 1 Y IIE d . McGRAU-HILL

3.- HALLYDAY RESNICK ROBERTFUNDAMENTOS DE FISICAE d . C . E . C . S . A .

4.- BEER FERDINAND Y JOHNSTON RUSSELMECANICA VECTORIAL PARA INGENIEROS, ESTATICA Y DINAMICAE d . McGRAU-HILL

5.- SINGER FERDINAND L.MECANICA PARA INGENIEROS, DINAMICAEd. HARLA

6.- HIBBELER R. C.MECANICA PARA INGENIEROS, ESTATICA Y DINAMICAE d . C . E . C . S . A .

7.- MERIAW J. L .MECANICA PARA INGENIEROS, VOL. 1 Y IIEd. REVERTE

162

l.-DATOSDELAASIGNATURA


Clave de la asignatura : ACC-9318

Horas teoría-Horas práctica-Créditos : 4-2-10

2 . U B I C A C I O N D E L A A S I G N A T U R A


r A N T E R I O R E S

ASIGNATURAS

ING. BICQUIMICA

Matemáticas 1

Programación

ING. EN MATERIALES

Ninguna

ING. QUIMICA

Matemáticas II

TEMAS

- Límites, cálculo dife-rencial e integral

- Solución de problemaspor medio de La com-putación

- Algebra de Vectores- Espacios Vectoriales

r P O S T E R I O R E S 1ASIGNATURAS TEMAS

Balances de Materia yEnergía

Termodinámica y Operacio-nes Unitarias 1

- Conversión de unidades

- Dinámica de fluídos

Química Analítica II

Fisicoquímica 1 .

Metalurgia Física

Metalurgia Mecánica

Metalografía

Análisis Químico Instru-menta 1

Fenómenos de Transporte

Operaciones Unitarias 1

- Refractometría y pola-rimetría

- Sistemas coloidales

- Teoría electrónica deLos metales

- Técnicas de Identifi-cación microestructu-ral

- Teoría de la elastici-dad plasticidad

- Microscopia óptica- Métodos de iluminaciór

- Todos

- Mecanismo de transpor-t e

- Cantidad de movimientc

- Flujo de fluídos

163


INGENIERIA BIOQUIMICAApoya en La interpretación de los fenómenos estudiados en asignaturas posteriores correspondientes a lasciencias químico biológicas y a las ciencias de La ingeniería.

INGENIERIA EN MATERIALESProporciona conocimientos científicos para el entendimiento de los fenómenos físicos que ocurren en losprocesos metalúrgicos y en el control de los mismos.

INGENIERIA QUIMICAProporciona los conocimientos para la selección e instalación de equipos en plantas químicas.

3. O B J E T I V O ( S ) G E N E R A L (ES) D E L C U R S O

Conocerá los principios básicos de la estática, la dinámica y la resistencia de materiales.

4 . T E M A R I O

NUMERO T E M A S SUBTEHAS

1 Conceptos y Definiciones 1.1 Dimensiones y unidades1.2 Estát ica de par t ícula1.3 Fuerzas en el espacio1.4 Fuerzas en cuerpos rígidos

I I Equilibrio de Cuerpos Rígidos 2.1 Diagrama de cuerpo libre2.2 Condiciones de equilibrio2.3 Análisis de armaduras

I I I Dinámica de Partículas 3.1 Cinemática3.1.1 Movimiento rectilíneo uniforme y uniformemente

ace lerado3.1.2 Movimiento curvilíneo

a) Componentes rectangulares de velocidad yaceleración

b) Componentes tangencial y normal de acelera-ción

3.2 Segunda Ley de Newton3.3 Principio de energía y trabajo

IV Propiedad de tos Materiales 4.1 Tipos de materiales4.2 Propiedades de los materiales:

a) tlecánicasb) Elktricasc) Magnéticasd) Opticas

4 . 3 Optica

V Resistencia de Materiales 5.1 Esfuerzo longitudinal y transversal5.2 Deformaciones5.3 Uniones

5 . A P R E N D I Z A J E S R E Q U E R I D O S

INGENIERIA BICQUIMICAAlgebraMechica

INGENIERIA EN MATERIALESNinguno

INGENIERIA QUIMICAAlgebra de vectoresEspacios vectoriales

164

6. S U G E R E N C I A S D I D A C T I C A S

- Realizar trabajo de elaboración conjunta en talleres de resolución de problemas.

- Que el alumno resuelva problemas de manera individual.

- Inducir al alumno a elaborar modelos físicos didácticos sobre problemas o aspectos teóricos básicos.

- Realizar investigación documental y organizar seminario de discusión sobre La importancia de La físicaen La formación del ingeniero.

- Realizar investigación experimentai sobre temas propicios para ello (segunda Ley de Newton, propiedadesy res is tenc ia de Los mater ia les) .

- Propiciar el uso de La computadora como herramienta que optimiza el tiempo de resolución de problemascomplejos.

7 . S U G E R E N C I A S D E E V A L U A C I O N

- Revisión de problemario.

- Expos ic ión de modeLos f ís icos d idáct icos.

- Informes de investigaciones realizadas.

- Revisión de problemas resueltos por computadora.

- Exposición sobre experimentos realizados.

N O T A : Los dos puntos anteriores deberán ser elaborados y/o enriquecidos por La Academia en conjuntocon el Departamento de Desarrollo Académico.

8. U N I D A D E S D E A P R E N D I Z A J E

NUMERO DE UNIDAD: 1

NOMBRE DE LA UNIDAD: CONCEPTOS Y DEFINICIONES

OBJETIVO ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE BIBLIOGRAFIAEDUCACIONAL

Comprenderá los con- 1.1 Conocer Los diferentes sistemas de unidades de mediciónceptos y definicio- 1 .2 De f i n i r e l concep to de vec to r 1 'nes bás icas de mecá- 1 .3 EnListar la c las i f icac ión de vectores según sus caracter ís t icasnica. 1.4 Explicar Los diferentes métodos gráficos y analíticos para rea-

lizar operaciones con vectores 21.5 Explicar la obtención de las componentes rectangulares de una -

fuerza1.6 Expresar Las componentes rectangulares de una fuerza en términos 3

de vec to res un i ta r ios1.7 Definir y aplicar el concepto de resultante de un sistema de -

fuerzas concurrentes coplanares 51.8 Resolver problemas reLacionados.con el cálculo de La resultante

de un sistema de fuerzas concurrentes coplanares1.9 En interacción con el maestro, enunciar La primera Ley de Newton1.10 Deducir Las ecuaciones de equilibrio de la partícula en el plano

y en el espacio1.11 Aplicar Las condiciones de equilibrio a La solución de problemas

de fuerzas concurrentes coplanares

165

NUMERO DE UNIDAD: II

NOMBRE DE LA UNIDAD: EQUILIBRIO DE CUERPOS RIGIDOS


Resolverá problemas 2.1 Explicar las carecteristicas de un cuerpo rigidode cuerpos rígidos, 2.2 Explicar las características de las fuerzas internas y externas 1Resolverá problemas 2.3 Recordar a los alumos el principio de transmisibilidadde armaduras apli- 2.4 Explicar les caracteristicas que deben tener las fuerzas para -cando el método de que sean equivalenteslos nodos y el de 2.5 Esbozar lo explicado por el maestro para aplicarlo en el si- 2las secciones. guiente objetivo

2.6 Recordar el concepto del producto vectorial de dos vectores2.7 Con la ayuda del maestro expresar el producto vectorial de dos

vectores en t&minos de sus componentes rectangulares, utilizan-do los vectores unitarios 3

2.8 Explicar y deducir las ecuaciones de equilibrio para fuerzas noconcurrentes

2.9 Explicar chno se traza el diagrama de cuerpo libre para fuerzasno concurrentes

2.10 Apuntar las reacciones en los apoyos y conexiones en una estruc- 5tura bidimensional y tridimensional

2.11 Considerando lo anterior, resolver problemas representativos deltema

2.12 Describir qué es una armadura y cómo está constituida2.13 Explicar el tipo de fuerzas que se presentan en los elementos -

que constituyen una armadura2.14 Resolver problemas de armaduras

NUMERO DE UNIDAD: III

NOMBRE DE LA UNIDAD: DINAMICA DE PARTICULAS


Comprenderá los con- 3.1 Explicar el movimiento de una partícula con movimiento uniforme-ceptos básicos que mente variadorigen el movimiento 3.2 Calcular el desplazamiento, tierrpo, velocidad y aceleración para 1de una part ícula y una particula qve se mueve en linea rectasu relación con las 3.3 Diferenciar el movimiento angular del movimiento linealfuerzas aplicadas a 3.4 Calcular desplazamiento, tiempo, velocidad y aceleración para -la misma. una partícula en movimiento curvilineo 2

3.5 Definir velocidad lineal y tangencial3.6 Diferenciar aceleración lineal, normal y tangencial3 .7 Def in i r t raba jo3.8 Def in i r energia 43.9 En ejercicios dados deducir las fórtwlas de fuerza, trabajo y -

energía

lhh

NUMERO DE UNIDAD: IV

NOMBRE DE LA UNIDAD: PROPIEDAD DE LOS MATERIALES

OBJETIVO

I

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJEEDUCACIONAL

Conocerá las carac-terísticas principa-les de los materia-les del que estánfabricados los equi-pos.

4.1 Definir Los tipos de materiales4.2 Conocer los tipos de aleaciones4.3 Definir las propiedades mecanicas, eléctricas, magnéticas y óp-

ticas de los materiales4.4 Seleccionar el material adecuado para un uso determinado

BIBLIOGRAFIA

8

9

NUMERO DE UNIDAD: V

NOMBRE DE LA UNIDAD: RESISTENCIA DE MATERIALES

OBJETIVOEDUCACIONAL

Conocerá los límite5permisibles de es-fuerzos y deforma-ciones en cuerposcilíndricos y esfé-ricos.

Aplicará y resolveriproblemas de esfuer-zos por presión ytemperatura.

Distinguirá los di-ferentes tipos deuniones y sus apli-caciones.


5.1 Definir y comprender los conceptos de esfuerzo axial y tangen-gencial

5.25.3

Conocer los principios básicos de esfuerzos por temperaturaResolver problemas de esfuerzos por temperatura con métodos desolución

5.4 Conocer los principios básicos de esfuerzos en recipientes a -presión

5.5 Resolver problemas que involucren fuerzas en recipientes cilín-dricos y esféricos

5.6 Definir y comprender et concepto de deformación5.7 Definir La Ley de Hooke5.8 Definir el concepto de unión5.9 Identificar Los diferentes tipos de uniones5.10 Aplicar Los conceptos anteriores para la selección adecuada del

tipo de unión a utilizar en recipientes y Líneas de proceso

7

9

1 0

167

9 . BIBLIOGRAFIA

1 . SERUAY RAYMOND A.F I S I C A , V O L . 1E d . McGRAU-HILL

2 . BUECHE FREDERICK J .FISICA PARA ESTUDIANTES DE CIENCIAS E INGENIERIA, VOL. 1E d . McGRAU-HILL

3 . BEER FERDINAND P. Y JDHNSTON E. RUSSELLMECANICA VECTORIAL PARA INGENIEROS, VOL. 1E d . McGRAU-HILL

4 . BEER Y JOHNSTON -II : - __j--_ - .--.MECANICA VECTORIAL PARA INGENIEROS, VOL. I IE d . McGRAW-HILL

5 . MARA HARRY H. R.MECANICA VECTORIAL PARA INGENIEROSE d . LIMUSA

6 . M E R I A M J . L .ESTAT 1 CAEd. REVERTE

7 . SINGER FERDINAND L.RESISTENCIA DE MATERIALESEd. HARLA

8. GUY A. G.FUNDAMENTO DE LA CIENCIA DE MATERIALESE d . McGRAU-HILL

TAL2411 L%fi9 . BEER Y JOHNSTDN

MECANICA DE MATERIALESE d . McGRAU-HILL

10. FITZGERALD ROBERT U.RESISTENCIA DE MATERIALESEd. FONDO EDUCATIVO INTERAMERICANO

1 0 . PRACTICKS P R O P U E S T A S

- U s o d e l a h o j a e l e c t r ó n i c a d e c á l c u l o p a r a l a s o l u c i ó n d e p r o b l e m a s .- U s o del m a r c o r í g i d o p a r a m e d i r t e n s i o n e s y c o m p r e s i o n e s e n a r m a d u r a .- U s o d e la máquina universal p a r a d e t e r m i n a c i ó n d e e s f u e r z o s y d e f o r m a c i o n e s .- U s o d e l m a r c o d e E p s t e i n p a r a la d e t e r m i n a c i ó n d e las caracterfsticas

m a g n é t i c a s d e los m a t e r i a l e s .- U s o d e la m a q u i n a d e t o r s i ó n p a r a la d e t e r m i n a c i ó n d e l e s f u e r z o c o r t a n t e .- Uso de l lux6metro y d e u n a f u e n t e luminosa p a r a la d e t e r m i n a c i ó n d e los

fndices d e r e f l e x i ó n , t r a n s m i s i ó n y a b s o r c i ó n d e m a t e r i a l e s t r a n s l ú c i d o sy o p a c o s .

L a A c a d e m i a d e b e r á d e s a r r o l l a r e s t e p u n t o u t i l i z a n d o la metodología p a r a la e l a b o r a c i ó nd e g u í a s p r á c t i c a s d i s e ñ a d a p a r a tal e f e c t o .

168

l.- DATOS DE LA ASIGNATURA


Clave de la asignatura : SFIS-

Horas teoría-Horas práctica-Créditos : 3-2-8

2.UBICACION D E L A A S I G N A T U R A


.

A N T E R I O R E S I

ASIGNATURAS

latemáticas IV.

TEMAS

:oordenadas.

r P O S T E R I O R E S

ASIGNATURAS

:ísica II.lesistencia de Materiales.:isicoquímica.

TEMAS

Todos.Puntos de Equilibrio.Suma de Fuerzas.Centros de Gravedad.

1


Proporciona al educando los elementos bás/ìcos y teóricos del equilibrio de fuerzas, momentos de reposo

y fricción.

3. OBJETIVO (S) GENERAL (ES) DEL CURSO.

Conocer y comprender los conceptos, definiciones, principios y leyes de la estática y aprender a resolver

problemas de cuerpos rígidos en equilibrio.

169

4. T E M A R 1 0.._ : “- i-*-n,

UUMERO T E M A S

Principios Generales.

I I

I V

V

VI

V I 1

VIII

SUBJEWAS - - ~

1.1 Mecánica.1.2 Conceptos fundamentales.1.3 Escalares y vectores.1.4 Leyes de Newton.

:

1.5 Ley de gravitación.1.6 Precisión, Límites y aproximaciones.1.7 Descripción de Los problemas de estática.

Equilibrio de una Partícula. 2.1 Condiciones para el equilibrio de una partícula.2.2 Diagrama de cuerpo libre.2.3 Sistemas de fuerzas que actúan sobre una partícula en el planc2.4 Sistemas de fuerzas que actúan sobre una partícula en el espa-

Cuerpos Rígidos, Sistemas de FuerzasEquivalentes.

3.1 Sistemas de fuerzas que actúan sobre un cuerpo rígido.3.2 Momento de una fuerza respecto a un punto.3.3 Teorema de Varignon.3.4 Momento de una fuerza respecto a un eje.3.5 Momento de un par.3.6 Reducción de un sistema de fuerzas a una fuerza y un par.3.7 Reducción de un sistema de fuerzas a una sola fuerza.

Equilibrio de Cuerpos Rígidos. 4.1 Equilibrio de un cuerpo rígido en el plano.4.2 Diagramas de cuerpo libre y reacciones en apoyos y conexiones.4.3 Ecuaciones de equilibrio en el plano.4.4 Equilibrio de un cuerpo rígido en el espacio.4.5 Diagrama de cuerpo libre y reacciones en apoyos y conexiones.4.6 Ecuaciones de equilibrio en el espacio.4.7 Condiciones suficientes de equilibrio.

Fuerzas Distribuídas: Centroides y Centros 5.1 Centro de gravedad, centro de masa.de Gravedad. 5.2 Centroides de líneas, superficies y volumenes.

5.3 Figuras y cuerpos compuestos, aproximaciones.5.4 Teorema de Pappus-Guldinius.5.5 Cables flexibles.5.6 Vigas con cargas distribuídas.

l Momentos de Inercia de una Superficie. 6.1 Segundo momento o momento de inercia de un área.6.2 Determinación del momento de inercia de un área.6.3 Momento polar de inercia.6.4 Radio de giro de un área.6.5 Teorema de los ejes paralelos.6.6 Momentos de inercia de áreas compuestas.6.7 Producto de inercia.6.8 Ejes principales y momentos principales de inercia.6.9 Círculo de Mohor para Los momentos y los productos de inercia

Estructuras. 7.1 Definición de armaduras.7.2 Armaduras planas.7.3 Análisis de armaduras por el método de Los nodos.7.4 Nodos bajo condiciones especiales de carga.7.5 Análisis de armaduras por el método de las secciones.7.6 Entramados y máquinas.

.Rozamiento. .__ ?‘Z, .--z .-,, 8.1 Introducción.

-<,- -‘ie.we.2: : 20.; ~&& 8.2 Leyes de fricción en seco, coeficientes de fricción.@&&~p?&.;+-+--~‘<--‘ -ze~>.-..;. 8.3 Angulas de fricción.;~~~~~~p~~~~7%~~~ ,m*A .ee&^-c; +e+-x.*c=i^ ;*z”-: 8.4 Problemas en Los que interviene la fricción en seco.

:&s~~~~-z~~,+&-~~~__ iv .*í; c’ _ ~_ -. .-.:-4*;7- .i ,_.. CYI~ *... 8.5 Cuñas.- -:;q .,:. z--;,z.,u~. -TI . . . . 8.6 Torni Ilos de filete cuadrado._ .̂ _ .~ -*-

8.7 Chumaceras, fricción en un árbol.8.8 Cojinetes axiales, fricción de diseño.8.9 Fricción en una ruedaresistencia a la rodadura.8.10 Fricción en una banda.

170

5.APRENDIZAJES R E Q U E R I D O S

Se requiere que el alumno tenga conocimientos básicos de cálculo vectorial, vectores, álgebra vectorial así

como la suma, resta y producto entre vectores además de integración de funciones.

6.SUGERENCIAS D I D A C T I C A S

Se sugiere que el profesor asigne trabajos que no sean

La aplicación del concepto en diferentes situaciones de

iguales a los resueltos en clase para que se asegure

la ingenier ía .

7.SUGERENCIAS D E E V A L U A C I O N

Además de la manera tradicional de realizar la evaluación mediante la aplicación de exámenes de conocimientos

teóricos, se recomienda que la elaboración de prácticas y la entrega de los reportes correspondientes

también sean tomados en cuenta, para lograr una evaluación más objetiva y real del aprovechamiento de los

estudiantes.

8.UNIDADES D E A P R E N D I Z A J E

NUMERO DE UNIDAD 1

NOMBRE DE LA UNIDAD: PRINCIPIOS GENERALES


El alumno conocerá el . 1.1 Definir el concepto de mecánica y las divisiones de estudio:concepto de mecánica y estática y dinámica, describir en un cuadro sinóptico. 3los fenómenos que estudia 1.2 Definir los conceptos fundamentales que se manejarán en la ma-además de reafirmar los teria tales como masa, partícula, tiempo, cuerpo rígido, cuerpoprincipios generales de deformable, sólido, etc. 2la física que serán uti- 1.3 Definir cantidad escalar y cantidad vectorial,‘citar ejemplos. 3lizados posteriormente en 1.4 Enunciar las leyes de Newton. 1el análisis y solución de 1.5 Enunciar la ley de la gravitación. 1los problemas de estática 1.6 Explicar la precisión, límites y aproximaciones que se usan en

la solución numérica de problemas. 21.7 Describir el tipo de problemas que se enfrentan en la materia,

destacando las herramientas matemáticas que se necesitan: álge-bra, álgebra vectorial, etc. 2

NUMERO DE UNIDAD I I

NOMBRE DE LA UNIDAD: EQUILIBRIO DE UNA PARTICULA

OBJETIVO -. ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE : BIBLIOGRAFIAEDUCACIONAL

Al concluir la unidad, el 2.1 Establecer las condiciones de equilibrio de una partfcula,alumno distinguirá Los aplicando el concepto vectorial de resultante nula. 1problemas que pueden ser 2.2 Describir el procedimiento ordenado del trazado de un diagramareducidos al análisis de de cuerpo libre, destacando la necesidad de no omitir éste bo-una partícula; dibujará teto en la solución de problemas, ejercitando el trazado deel diagrama de cuerpo li- diagramas. 2bre de los problemas que 2.3 Describir los sistemas de fuerzas que actúan sobre una partícu-se le plenteen. Resolverá la en el plano, obteniendo la resultante de fuerzas concurren-problemas que impliquen tes. Citar ejemplos aplicando la condición de equilibrio en elequilibrio de una partí- plano. 5cula sometida a la acción 2.4 Describir los sistemas de fuerzas que actúan sobre una partícu-de fuerzas. la en el espacio; obtener la resultante de un sistema de fuer-

zas concurrentes. Usar descomposición vectorial de una fuerzaen sus componentes rectangulares. Resolver problemas de unapartícula en el espacio. 1, 2, 5

171 :

NUMERO DE UNIDAD 111

NOMBRE DE LA UNIDAD: CUERPOS RIGIDOS. SISTEMAS DE FUERZAS EQUIVALENTES.

OBJETIVOEDUCACIONAL

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

EL alumo diferenciará 3.1 Establecer la diferencia entre fuerzas internas y fuerzas ex-Los problemas que deben ternas e identificarlas en problemas dados. Definir el princi-analizarse como cuerpo pio de transmisibilidad.rígido; reducirá un sis- 3.2 Definir el momento de una fuerza con respecto a un punto.tema general de fuerzas a 3.3 Enunciar el teorema de Varinon, aplicarlo en problemas.un momento y un par. Con- 3.4 Definir y calcular el momento de una fuerza con respecto a unvertirá un estado general eje, citar ejemplos.de fuerzas a un sistema 3.5 Definir par de fuerzas; calcular pares en diversos ejemplos;equivalente a una sola demostrar que el par es un vector libre.fuerza. 3.6 Transformar una fuerza a un sistema fuerza par y viceversa.

3.7 Transformar un sistema de fuerzas a uno equivalente a una solafuerza.

NUMERO .DE UNIDAD IV

NOMBRE DE LA UNIDAD: EPUILIBRIO DE CUERPOS RIGIDOS

OBJETIVOEDUCACIONAL


lesolver problemas que 4.1 Explicar cuando un cuerpo rígido puede ser analizado en el pla-impliquen el equilibrio no.ie un cuerpo rígido some- 4.2 Describir el procedimiento para esbozar un diagrama de cuerpo:ido a sistemas de fuer- libre; explicar la existencia de reacciones en apoyos como untas. impedimento a un posible movimiento.

4.3 Definir las condiciones de equilibrio en el plano para un cuer-po rígido; establecer éstas condiciones como ecuaciones deequilibrio. Resolver problemas de equilibrio.

4.4 Describir los problemas de equilibrio de un cuerpo rígido en elespacio.

4.5 Explicar el trazado de diagramas de cuerpo libre, esbozar dia-gramas tridimensionales y en vistas referidas a diversos planosademás de describir las fuerzas restrictivas al movimiento, enconexiones y apoyos.

4.6 Establecer las ecuaciones de equilibrio en el espacio; explicarcuando un problema es isostático e hiperestático, citar ejem-plos.

4.7 Resolver problemas de equilibrio; calcular reacciones en apoyo:conexiones usando sistemas equivalentes de fuerzas.

BIBLIOGRAFIA

2, 364

1

21

1

1

2

1, 2, 3, 5, 6

1, 2, 3

2, 3

3

2

NUMERO DE UNIDAD V

NOMBRE DE LA UNIDAD: FUERZAS DISTRIBUIDAS: CENTROIDES Y CENTROS DE GRAVEDAD

OBJETIVO ACTIVIDADES DE APRENDIZAJEEDUCACIONAL

Al concluir la unidad elalumno calculará el cen-troide de áreas y Líneas.

5.1 Explicar Los conceptos de centro de gravedad y centro de masa.5.2 Diferenciar los conceptos centro de gravedad y centroide.5.3 Calcular los primeros momentos de área de figuras simples por

integración; explicar el uso de tabla de fórmulas para centroi-des en la determinación del centroide de áreas compuestas.

5.4 Enunciar el teorema de Pappus-Guldinius.5.5 Explicar el comportamiento de cables flexibles y Los cálculos

aplicados a ellos.5.6 Explicar el concepto de cargas distribuídas en vigas, calcular

reacciones en vigas sujetas a cargas transversales.

BIBLIOGRAFIA

66

21

1

1

172

NUMERO DE UNIDAD VI

NOMBRE DE LA UNIDAD: MOMENTOS DE INERCIA DE UNA SUPERFICIE ‘.

OBJETIVOEDUCACIONAL

El alumno calculará lossegundos momentos de áreanomento polar de inercia,radio de giro y productosde inercia de áreas;aplicará el circulo deYohr para la obtención delos momentos principalesde inercia y en rotaciónde ejes.


6.1 Definir el concepto matemático de segundo momento de área.6.2 Determinar momentos de inercia de áreas por integración.6.3 Definir momento polar de inercia, calcularlo por integración er

coordenadas rectangulares y coordenadas polares. Concluir queéste valor es igual a la suma de los momentos de inercia res-pecto a los ejes cartesianos.

6.4 Definir y explicar el concepto de radio de giro; calcular algu-nos ejemplos.

6.5 Enunciar el teorema de Steiner o de ejes paralelos. Resaltar leimportancia del teorema en futuras aplicaciones.

6.6 Describir el procedimiento para calcular el momento de inerciade áreas compuestas. Aplicar el teorema de Steiner.

6.7 Definir el concepto de producto de inercia mediante integraciór6.8 Explicar la existencia de valores máximo y mínimo de los momen-

tos de inercia. Definir el concepto de ejes principales deinercia; aplicar el teorema de ejes paralelos en ejes girados.

6.9 Describir el razado del circulo de Mohr, usarlo para determinarlos valores de los momentos y productos de inercia.

NUMERO DE UNIDAD VI I

NOMBRE DE LA UNIDAD: ESTRUCTURAS

OBJETIVO

Analizar y resolver pro-blemas de estructurasplanas y máquinas de bajavelocidad, empleando mé-todos específicos.

21’

61

2

2

NUMERO DE UNIDAD VIII

NOMBRE DE LA UNIDAD: ROZAMIENTO


7.1 Identificar los diferentes tipos de estructuras. 47.2 Describir cómo se conforma una armadura plana estable. 37.3 Describir el método de los nodos, analizar armaduras usando el

método y resolver ejemplos. 27.4 Explicar los nodos bajo condiciones especiales de carga; expo-

ner los diferentes casos y localizar barras nulas en diferentesarmaduras. 2

7.5 Describir y aplicar el método de las secciones en la soluciónproblemas, citar ejemplos. 2, 3

7.6 Explicar el método de dsemembrado de entramados para la solu-ción de problemas de equilibrio, citar ejemplos. 5, 6

I OBJETIVO

l

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJEEDUCACIONAL

Al concluir la unidad el 8.1 Describir el concepto de fricción y de rugosidad.alumno aplicará los prin- 8.2 Analizar la importancia del fenómeno de fricción en ingenieríacipios de fricción seca Establecer la diferencia entre fricción seca y de fluído. Defi.en la solución de proble- nir el concepto de coeficiente de fricción, citar ejemplos.mas. 8.3 Calcular el ángulo de fricción en problemas.

8.4 Resolver problemas en los que exista fricción seca.8.5 Describir el uso de cuñas en ingeniería y su funcionamiento;

calcular las fuerzas que actúan en cuñas.8.6 Analizar Los tornillos de filete cuadrado.8.7 Analizar la fricción en chumaceras y en árboles.8.8 Explicar el uso de cojinetes axiales en ingeniería; definir el

concepto de fricción de diseño.8.9 Describir y calcular la fricción en una rueda, explicar la re-

sistencia a la rodadura, citar ejemplos.8.10 Describir el fenómeno de fricción en bandas.

173

BIBLIOGRAFIA

3

215

331

2, 6

2,62, 6

9.BIBLIOCRAFIA

1 BEER Y JOHNSTON. MECANICA VECTORIAL PARA INGENIEROS: ESTATICA. E D I T . McGRAU H I L L . 1 9 8 7 . M E X I C O .

2 MERIAM, J .L . ESTATICA.EDIT . REVERTE. 1986 . MEXICO.

3 SINGER, F . MECANICA PARA INGENIEROS: ESTATICA.EDIT . HARLA. 1989 . MEXICO.

4 SANDOR, B.J. INGENIERIA MECANICA: ESTATICA.EDIT . PRENTICE HALL. 1991 . MEXICO.

5 MERIAM, J .L . Y KRAIGE, L .G. INGENIERIA MECANICA: ESTATICA. EDIT . JOHN UILEY AND SONS. NEU YORK.

10. P R A C T 1 C A S R E A L I Z A D A S

1 DETERMINACION EXPERIMENTAL DEL CENTRO DE GRAVEDAD.a) C e n t r o d e g r a v e d a d .b) C e n t r o d e m a s a .

2 VERIF ICACION EXPERIMENTAL DEL EQUIL IBRIO ESTATICO EN V IGAS.a) C á l c u l o d e l a s r e a c c i o n e s g e n e r a d a s .

3 LAS FUERZAS INTERNAS EN BARRA DE ARMADURA.a) D e t e r m i n a c i ó n e x p e r i m e n t a l .

4 DETERMINACION DEL PAR DE FRICCION EN COJINETE L ISO.a) D i v e r s a s c o n d i c i o n e s d e c a r g a , v e l o c i d a d y l u b r i c a c i ó n .

5 DETERMINACION DEL ANGULO DE FRICCION.a) S u p e r f i c i e s d e d i f e r e n t e s r u g o s i d a d e s .

._

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