Universidad Autónoma Chapingoirrigacion.chapingo.mx/.../2019-06/Asig_42_Estatica... · La...

Universidad Autónoma Chapingo Departamento de Irrigación

1

I. Datos Generales de la Asignatura

Unidad Académica Programa Educativo Área Académica Año – Semestre

Irrigación Ingeniería en Irrigación Ciencias Básicas 4° – 2do.

Clave Denominación de la Asignatura Fecha de

Elaboración

Fecha de

Aprobación

Fecha de

Revisión

Estática Estructural Diciembre/2017

Área del

conocimiento: Ciencias Básicas

Nivel Carácter Tipo Modalidad

Medio Superior ( ) Obligatoria ( x ) Teórico ( x ) Presencial ( x )

Licenciatura ( x ) Optativa ( ) Práctico ( ) Mixto ( )

Posgrado ( ) Electiva ( ) Teórico-Práctico ( ) En línea ( )

Responsable del

Programa:

Dr. Mario Alberto Canales Alvarado Ing. Alfredo Zataraín Tisnado Ing. Óscar Gerardo Valentín Paz

Distribución de horas formativas

Horas Semanales Horas Semestrales Créditos

Totales Teoría Práctica

Trabajo

independiente Teoría Práctica

Viajes de

estudios Totales

4.5 0 2.25 72 0 0 72 6.75


2

Contextualización de la asignatura (módulo, disciplina, unidades de competencia):

La estática es la parte de la mecánica que estudia el equilibrio de los cuerpos bajo la acción de fuerzas, es decir, sistemas de fuerzas que no producen aceleración.

El estudio de la estática está dirigido hacia la descripción cuantitativa de las fuerzas que actúan sobre las estructuras de ingeniería en reposo. La matemática establece las relaciones entre las cantidades involucradas y hace posible predecir los efectos de estas relaciones. Se requiere un proceso dual de pensamiento en la formulación de esta descripción, es necesario pensar en términos de la situación física y en términos de la descripción matemática correspondiente.

En la solución de problemas se construyen y se analizan modelos matemáticos idealizados que incorporan ciertas aproximaciones de índole matemático con suposiciones físicas, así como cierto enfoque dependiendo del problema que se analiza. Para los estudiantes será importante aprender a salvar la brecha entre los problemas del mundo real y los modelos matemáticos usados para describirlos.

Los principios de la estática son pocos y relativamente sencillos, los cuales proporcionan herramientas poderosas para el análisis de un gran número y variedad de aplicaciones. Los temas que integran el contenido del curso son los que usualmente se tratan en los numerosos textos sobre los cuerpos rígidos y sus aplicaciones, principalmente a estructuras isostáticas sencillas, por ejemplo, las armaduras, las vigas y los cables flexibles.

La Estática es una de las asignaturas fundamentales en la currícula de los programas educativos en ingeniería, ya que es la base para otros cursos del plan de estudios de la carrera de Ingeniero en Irrigación.

El curso de Estática (T) proporciona los fundamentos teóricos, para analizar las fuerzas que actúan sobre las estructuras de ingeniería y sin cuyos principios, no sería posible establecer las condiciones de estabilidad y de comportamiento de dichas estructuras.

En este curso se aplican los conocimientos previamente adquiridos sobre, Geometría Analítica, Física y Cálculo Diferencial e Integral, desarrollando el curso con descripciones y aplicaciones académicas de las ecuaciones de equilibrio a partículas y cuerpos rígidos.

Este curso es de carácter fundamental para otras asignaturas de las cuales es indispensables, como son: Dinámica y Mecánica de Materiales y otras subsecuentes.

El enfoque de la asignatura es por competencias, el aprendizaje centrado en el estudiante, desarrollando su capacidad de análisis mediante la solución a problemas, efectuando su evaluación en la aplicación de dos o tres exámenes y considerando las tareas, es decir trabajo independiente, apoyándose el alumno en la bibliografía que se anexa al final de este programa.


3

Contextualización de la asignatura (módulo, disciplina, unidades de competencia):

En algunas ocasiones se hará uso de los nuevos desarrollos informáticos para la mejor asimilación de los conceptos (presentación, ejemplificación y visualización).

En cada clase se encargará al alumno una serie de ejercicios relacionados con el tema para su mejor comprensión. Además, al final de la misma se dedicaran unos minutos a la solución de dudas sobre los ejercicios que se consideren pertinentes.

Se establece, además, un horario de asesorías extraclase para resolver ejercicios y aclarar dudas que ameriten dedicarles más

tiempo y dejar así cada tema cubierto con un buen porcentaje de comprensión.

La asignatura tiene una relación horizontal con las asignaturas de Fundamentos de Matemáticas, Cálculo y Algebra Lineal, (que le

anteceden) y con Mecánica de Materiales, Análisis Estructural, Hidráulica, etc., que le suceden.


4

II. Propósito y Competencia (s) académica (s) de la asignatura.

Propósito

Analice los problemas que involucran fuerzas balanceadas, de una manera sencilla y lógica, aplicando las leyes y principios

que gobiernan el equilibrio de los cuerpos para aplicarlos a sistemas mecánico estructurales.

Competencias genéricas

Identifica, formula y resuelve problemas de ingeniería

Utiliza de manera efectiva las técnicas y herramientas de aplicación en la ingeniería

Aprende en forma continua y autónoma

Competencias profesionales

Diseña, rehabilita o moderniza y opera la infraestructura hidroagrícola o agropecuaria para la aplicación eficiente del riego

y el manejo de los insumos y las cosechas, con la finalidad de incrementar la productividad de los sistemas, empleando

materiales y estrategias que con un gran sentido humano disminuyan el impacto negativo al medio ambiente.

Competencias académicas

Identifica los principios y leyes de la Estática Estructural, en base a los principios físicos, y matemáticos para aplicarlos al

análisis y dimensionamiento de las obras ingenieriles bajo ciertos requisitos técnicos, considerando estos aspectos en forma

sencilla, responsable, eficiente y creativa.


5

III. Evidencias Generales de Desempeño.

Productos o evidencias

Generales

Estrategias y Criterios Generales de Evaluación de Desempeño

3 exámenes parciales Respuestas correctas y entrega en tiempo especificado.

(rúbrica)

Ejercicios

(Estudio independiente)

Entrega en tiempo y forma. Referencias. Calidad y claridad.

(rúbrica)


6

IV. Estructura Básica del programa

Unidad de aprendizaje No. 1 Principios Básicos y Métodos de la Mecánica

Horas teoría 10

Horas práctica 0

Propósitos específicos de la Unidad de Aprendizaje:

Presente la teoría de la mecánica para ingenieros basada en los conceptos de masa y fuerza, a partir de los principios físicos y

matemáticos que sustentan esta rama de la física, para aplicarlos a sistemas estructurales en equilibrio.

Contenido de la Unidad de Aprendizaje

Elementos de la Competencia

Conocimientos Habilidades Actitudes y valores

1.1. Divisiones de la mecánica.

1.2. Conceptos fundamentales.

1.3. Cantidades físicas y operaciones

vectoriales.

1.4. Fuerza, masa y peso.

1.5. Leyes de Newton y Ley de la Atracción

Gravitacional.

1.6. Dimensiones y unidades.

Identifica los conceptos básicos y los

principios de la mecánica clásica.

Calculan el peso de un cuerpo sobre la

superficie de la tierra o arriba de ella.

Distinga cuando una ley física satisface el

principio de homogeneidad dimensional e

investigar las dimensiones que debe tener

una constante desconocida.

Maneja de los diferentes sistemas de

unidades (SI, MKS técnico y FPS) y sus

equivalencias.

Capacidad de Análisis

Trabajo en Equipo

Actitudes

Disciplina

Valores

Honestidad

Responsabilidad

Compromiso

Materiales y recursos a utilizar

Didácticos Tecnológicos, informáticos y de comunicación

Aula

Pizarrón

Proyector digital

Sistema de audio

Computadora personal o Tablet


7

Estrategias de enseñanza Actividades de aprendizaje

Expone el conocimiento de la asignatura con la mayor claridad y

sencillez posible apoyándose en la bibliografía correspondiente

al nivel de estudio.

Toma nota

Consulta la bibliografía si es preciso

Productos o evidencias de desempeño Criterios de Evaluación del Desempeño

Ejercicios (Estudio independiente) Entrega en tiempo y forma. Referencias. Calidad y claridad.

(rúbrica)

Bibliografía

1. Engineering Mechanics, Statics. Hibbleler, R. C. 13ra. edición, 2013. Ed. McMillas.

2. Mecánica Vectorial para Ingenieros, Estática. Beer, F.P. y Johnston, E.R. 11a. Edición, 2013. Ed. McGraw-Hill.

3. Engineering Mechanics, Statics. Meriam J.L. y Kraige L. G. 7ª Edición, 2010.


8

Unidad de aprendizaje No. 2 Equilibrio de Partículas

Horas teoría 10

Horas práctica 0


Aplique las leyes básicas de la estática, basados en las condiciones físico-matemáticas del equilibrio, para la solución de problemas

dentro del ámbito hidroagrícola.




2.1. Diagramas de cuerpo libre y tipos de

sujeción

2.2. Equilibrio de la partícula

2.3. Problemas de equilibrio de partículas

tanto en el plano como en tres

dimensiones

Explica el equilibrio de la partícula

Utiliza las leyes básicas de la Estática

Soluciona problemas de equilibrio en el

plano y en tres dimensiones


Trabajo en Equipo

Actitudes

Disciplina

Valores

Honestidad

Responsabilidad

Compromiso



Aula

Pizarrón

Proyector digital

Sistema de audio






Toma nota




(rúbrica)


9

Bibliografía





10

Unidad de aprendizaje No. 3 Estática del Cuerpo Rígido

Horas teoría 11

Horas práctica 0


Establezca las condiciones necesarias y suficientes que garantizan el equilibrio estático mediante la aplicación de las ecuaciones

correspondientes, para resolver problemas que involucran fuerzas en el plano y en el espacio.




3.1. Equivalencia de sistemas de fuerzas

3.2. Composición, descomposición y

reducción de los sistemas de fuerzas

3.3. Sistemas de fuerzas (Colineales,

coplanares y no coplanares)

3.4.Principio de momentos y traslado paralelo de una fuerza.

3.5. Ecuaciones de equilibrio para cuerpos

rígidos

3.6. Resolución de problemas que

involucran fuerzas tanto en el plano

como en el espacio

Investiga las fuerzas necesarias para

que exista el equilibrio.

Aplica ecuaciones de equilibrio en

dos y tres dimensiones.

Soluciona problemas que involucran

fuerzas concurrentes.

Plantea y resuelve problemas

isostáticos.


Trabajo en Equipo

Actitudes

Disciplina

Valores

Honestidad

Responsabilidad

Compromiso



Aula

Pizarrón

Proyector digital

Sistema de audio




11




Toma nota




(rúbrica)

Examen 1 Respuestas correctas y entrega en tiempo especificado. (rúbrica)

Bibliografía





12

Unidad de aprendizaje No. 4 Aplicaciones a Estructuras Isostáticas

Horas teoría 11

Horas práctica 0


Presente gráficamente los elementos mecánicos resultantes provocados por las cargas aplicadas mediante el análisis estructural

correspondiente para poder diseñarlos apropiadamente.




4.1. Armaduras

4.2. Vigas

4.3. Cables flexibles

4.4. Marcos

4.5. Arcos

Analiza de estructuras isostáticas.

Determina las reacciones y las

fuerzas internas en las estructuras.

Traza las gráficas de las fuerzas

internas (elementos mecánicos).


Trabajo en Equipo

Actitudes

Disciplina

Valores

Honestidad

Responsabilidad

Compromiso



Aula

Pizarrón

Proyector digital

Sistema de audio






Toma nota





13


(rúbrica)

Bibliografía





14

Unidad de aprendizaje No. 5 Propiedades geométricas de superficies planas elementales

Horas teoría 10

Horas práctica 0


Realice los cálculos requeridos aplicando las definiciones de momentos de primer orden para determinar el centroide de figuras

geométricas de las secciones que son comunes en ingeniería.




5.1. Momentos de primer orden y centroides

5.2. Determinación de centroides por

integración de áreas simples y compuestas

5.3. Áreas y volumen de revolución

(Teoremas de Pappus)

Localiza los centroides de secciones

trasversales de uso común en

ingeniería.


Trabajo en Equipo

Actitudes

Disciplina

Valores

Honestidad

Responsabilidad

Compromiso



Aula

Pizarrón

Proyector digital

Sistema de audio






Toma nota




(rúbrica)


15

Bibliografía





16

Unidad de aprendizaje No. 6 Fricción en Seco o de Coulomb

Horas teoría 10

Horas práctica 0


Resuelva problemas en los que interviene la fuerza de fricción, a partir de la ley de Coulomb de la fricción en seco, para resolver

problemas donde se aplique este modelo matemático empírico.




6.1. El fenómeno de la fricción

6.2. Diversos tipos de fricción

6.3. Leyes de la fricción en seco

6.4. Fricción estática y fricción cinética

6.5. Plano inclinado, cuña, tornillo, bandas,

discos y cojinetes.

Resuelve problemas de equilibrio que

involucran a la fuerza de fricción.

Aplica la teoría de la fricción a las

maquinas simples.

Identifica la fuerza de fricción en el

equilibrio de estructuras ingenieriles.


Trabajo en Equipo

Actitudes

Disciplina

Valores

Honestidad

Responsabilidad

Compromiso



Aula

Pizarrón

Proyector digital

Sistema de audio






Toma nota





17

(rúbrica)

Bibliografía





18

Unidad de aprendizaje No. 7 Momentos de Segundo Orden o de Inercia

Horas teoría 10

Horas práctica 0


Realice los cálculos requeridos aplicando las definiciones de momentos de segundo orden para determinar las propiedades

geométricas de las secciones simples y compuestas que se utilizan en ingeniería.




7.1. Definición y cálculo de los momentos

de segundo orden en superficies.

7.2. Definir los conceptos de momento de

segundo orden polar y radio de giro.

7.3. Teorema de los ejes paralelos para

momentos y producto de segundo

orden o de inercia.

7.4. Determinación de los momentos y

producto de inercia en áreas

compuestas.

7.5. Rotación de eje y momentos principales

de inercia.

7.6. Círculo de inercia o de Mohr.

Calcula las propiedades geométricas

de secciones de uso común en

ingeniería.

Localiza los ejes centroidales y

principales y obtener las propiedades

geométricas respecto a dichos ejes.

Representa gráficamente las

propiedades geométricas utilizando el

artificio del círculo de inercia o de

Mohr.


Trabajo en Equipo

Actitudes

Disciplina

Valores

Honestidad

Responsabilidad

Compromiso



Aula

Pizarrón

Proyector digital

Sistema de audio




19




Toma nota





(rúbrica)

Bibliografía





20

V. Facilitador.

El perfil deseado del profesor que imparta esta asignatura debe ser:

Como facilitador

Ingeniero en Irrigación o profesiones afines.

VI. Evaluación y Acreditación.

Elaboración y/o

presentación de: Periodo o fechas

Unidades de aprendizaje y

temas que abarca Ponderación (%)

Examen parcial 1 En función del avance 1, 2, 3. 30%

Examen parcial 2 En función del avance 4 30%

Examen parcial 3 En función del avance 5, 6, 7 30%

Ejercicios Todo el semestre Por unidad 10%

TOTAL 100 %

VII. Bibliografía General y Recursos Informáticos.

Bibliografía Básica

4. Engineering Mechanics, Statics. Hibbeler, R. C. 13ra. edición, 2013. Ed. McMillas.



Complementaria

1. Ingeniería Mecánica, Estática. Riley W.F. Ed. Reverté, S.A., 1995.

2. Estática, Mecánica para Ingeniería. Bedford y Fowler. 5ª Ed. Addison Wesley, 2010.

3. Estática Básica para ingenieros. Martínez J. Y Solar, J. Ed. Fac. Ingeniería de la UNAM, 2000.


21

ANEXOS

Rúbrica para exámenes

INDICADORES

ESCALA

Excelente 100 - 89

Satisfactorio 88 - 77

Regular 76 - 66

Necesita mejoras

< 𝟔𝟔

CRITERIOS

1. Terminología y Notación

Utiliza la terminología y notación correctas.

(20 puntos)

Utiliza la terminología y notación en forma casi correcta.

(18 puntos)

Utiliza la terminología y notación con algunos errores.

(16 puntos)

Utiliza la terminología y notación de manera incorrecta.

(≤15 puntos)

2. Conceptos

Demuestra completo entendimiento del concepto usado.

(10 puntos)

Demuestra entendimiento sustancial del concepto.

(7 puntos)

Demuestra algún entendimiento del concepto.

(6 puntos)

Demuestra un entendimiento muy limitado de los conceptos.

(≤ 𝟓 puntos)

3. Dibujos y diagramas Usa dibujos y diagramas de una forma totalmente clara.

(20 puntos)

Usa dibujos y diagramas relativamente claros.

(18 puntos)

Usa dibujos y diagramas suficientemente claros.

(16 puntos)

Usa dibujos y diagramas difíciles de entender.

(≤ 15 puntos)

4. Razonamiento Lógico

Usa razonamiento lógico, complejo y refinado.

(10 puntos)

Usa razonamiento lógico efectivo.

(6 puntos)

Usa alguna evidencia de razonamiento lógico.

(5 puntos)

Usa poca evidencia de razonamiento lógico.

(≤ 𝟒 puntos)

5. Estrategia/Procedimientos

Usa una estrategia o procedimiento eficiente y efectivo.

(15 puntos)

Usa un estrategia o procedimiento efectivo pero con ciertos errores.

(14 puntos)

Usa una estrategia o procedimiento efectivo, pero inconsistente.

(13 puntos)

Usa una estrategia poco efectiva.

(≤ 𝟏𝟐 puntos)

6. Orden y Organización

Presenta el trabajo de una manera ordenada.

(15 puntos)

Presenta el trabajo de con cierto grado de desorden.

(14 puntos)

Presenta el trabajo con bastante desorden.

(13 puntos)

Presenta el trabajo descuidado y desorganizado.

(≤ 𝟏𝟐 puntos)


22

Rúbrica para Ejercicios

INDICADORES

ESCALA

Excelente 100 - 89

Bien 88 - 77

Regular 76 - 66

Necesita mejora

< 𝟔𝟔

CRITERIOS

1. Portada

La portada incluye nombre de la institución y del departamento; asignatura, título de tema, nombre del alumno, grado, nombre del profesor y fecha de entrega.

(12 puntos)

La portada no incluye uno de los criterios descritos.

(10 puntos)

La portada no incluye dos de los criterios descritos.

(7 puntos)

No presenta portada y/o introducción el trabajo

(≤ 6 puntos)

2. Conceptos físicos y/o matemáticos

La aplicación directa sobre los conceptos correspondientes a la unidad.

(12 puntos)

La aplicación directa sobre los conceptos correspondientes a la unidad. Demuestra entendimiento sustancial.

(10 puntos)

La aplicación directa sobre los conceptos correspondientes a la unidad. Demuestra algún entendimiento.

(7 puntos)

La aplicación directa sobre los conceptos correspondientes a la unidad. Demuestra entendimiento muy limitado.

(≤ 𝟔 puntos)

3. Procedimiento

Por lo general, utiliza un

procedimiento eficiente y

efectivo para resolver

problemas o ejercicios.

(16 puntos)

Por lo general, utiliza un

procedimiento efectivo y

efectivo para resolver

problemas o ejercicios.

(13 puntos)

Algunas veces utiliza un

procedimiento efectivo y efectivo para

resolver problemas o ejercicios.

(8 puntos)

Raramente utiliza un procedimiento

efectivo para resolver problemas o

ejercicios.

(≤ 7 puntos)

4. Esquemas (figuras)

Los esquemas son claros y precisos, y ayudan al entendimiento del procedimiento.

(12 puntos)

Los esquemas son claros y fáciles de entender.

(10 puntos)

Los esquemas son algo difíciles de entender.

(7 puntos)

Los esquemas difíciles de entender o no son usados.

.

(≤ 𝟔 puntos)

5. Comprobación de resultados

Todos resultados (100%) son correctos, incluyendo la escritura adecuada de las unidades de medida.

(12 puntos)

El 80% de los resultados son correctos, incluyendo la escritura adecuada de las unidades de medida.

(10 puntos)

El 70% de los resultados son correctos, incluyendo la escritura adecuada de las unidades de medida.

(7 puntos)

Menos del 70% de los resultados son correctos, incluyendo la escritura adecuada de las unidades de medida.

(≤ 𝟔 puntos)

Universidad Autónoma Chapingoirrigacion.chapingo.mx/.../2019-06/Asig_42_Estatica... · La...

Documents

Transcript of Universidad Autónoma Chapingoirrigacion.chapingo.mx/.../2019-06/Asig_42_Estatica... · La...