UNIVERSIDAD DEL CAUCA

FACULTAD DE INGENIERA ELECTRNICA Y TELECOMUNICACIONES

INFORME DE ACTIVIDADES DEL

CURSO DE VERANO DE VIBRACIONES Y ONDAS 1. ACTIVIDADES DE DOCENCIA DIRECTA

Asignatura: Vibraciones y ondas

Facultad: FIET

No. de Alumnos: 34

I.H.S: 4

Periodo: I-2014

Docente: Carol Julieth Aguilar Paz INFORMACIN REFERENCIAL NCLEO Ncleo de ciencias bsicas REA Bsica cientfica MODULO Conocimiento de la fsica COMPONENTE DE MODULO: VIBRACIONES Y ONDAS INTENSIDAD HORARIA: 4 Horas semanales

Competencias del curso: Adquirir los conceptos bsicos de la fsica aplicada a la ingeniera incluyendo leyes y principios.

Unidad de Competencia del curso: Argumentar y justificar el por qu de los modelos matemticos a utilizar en la resolucin de problemas prcticos y tericos especficos de las diferentes reas de actividad de su profesin utilizando lenguaje y simbologa apropiados para las representaciones que requiera. PRESENTACIN DEL CURSO Los estudiantes en este curso, se asume han matriculado una asignatura que realmente debe contribuir positivamente a fortalecer las bases sobre las que construir su futuro profesional; y en consecuencia, la deben asumir con toda responsabilidad e inters. Esto quiere decir que, estarn dispuestos a trabajar desde la primera hasta la ltima clase, comprometiendo toda su capacidad, sin ahorrar esfuerzos, con el nico objetivo de aprovechar de verdad el curso. No con la simple intensin de ver su contenido, de tratar de aprender, de informarse, o de simplemente ver como lo aprueba para cumplir el requisito del pensum. En tal sentido, el estudiante desde la primera clase, debe comprometer todos sus esfuerzos por alcanzar su objetivo; es decir, aprovechar al mximo la oportunidad de prepararse profesionalmente para el futuro, realidad que pocos disfrutan en nuestro pas, mostrndose as mismo, todo lo que puede alcanzar, en funcin del desarrollo de toda su capacidad para enfrentar los retos planteados en su futura vida profesional. Enfatizando: las oportunidades para ser motor del desarrollo, est siempre esperando las personas verdaderamente preparadas para asumir ese rol por sus mritos. Con el fin de alcanzar un alto porcentaje los objetivos, el curso se plantea con estrategias tales que, si el estudiante las cumple adecuadamente; en la medida que avance curso, debe evidenciar su progreso, traducido en un aprovechamiento real, y sustentado en la confianza y seguridad que le da lo aprendido, y

consecuentemente reflejado en sus notas. Con tal propsito, el contenido del curso se enfocar hacia los conceptos realmente fundamentales y estos deben representar la sintona con el avance vertiginoso de la ciencia y la tecnologa, y por lo tanto sern aprendidos con la profundidad necesaria, de forma tal que, con su dominio permita llegar, individualmente, a conceptos importantes e interesantes basados en sus fundamentos; y estos permitan adquirir suficiente dominio para aplicarlos con destreza en su especialidad, desterrando de paso la inseguridad que generalmente acompaa a quienes aprenden las cosas a medias, solo para cumplir engaosos requisitos mediticos. Tenga en cuenta: slo puedo aplicar aquello que realmente entiendo, adems, piense en la confianza y seguridad fundamentadas en lo bien que usted entiende los conceptos, y eso slo se adquiere con trabajo, esfuerzo, sacrifico, dedicacin, inters, orden, disciplina, creer en s mismo y ponerse metas a corto, mediano y largo plazo. La vida sin metas no tiene sentido. JUSTIFICACIN

La fsica como ciencia fundamental dedicada a la comprensin de los fenmenos naturales que ocurren en el universo, es una ciencia basada en la observacin experimental y las mediciones cuantitativas. El objetivo principal del estudio cientfico es desarrollar teoras fsicas basadas en leyes fundamentales que permitan predecir los resultados experimentales. Enmarcado al plan de estudios de la ingeniera, el mdulo de fsica mecnica contribuye a la formacin cientfica de los estudiantes proporcionndoles conceptos y principios fsicos fundamentales que constituyen una base para la formacin por competencias, haciendo uso de modelos matemticos y fsicos esenciales en los avances tecnolgicos y de formacin profesional. OBJETIVO GENERAL

Proporcionar al estudiante los elementos adecuados para el estudio y desarrollo de los problemas cientficos.

El estudiante estar en la capacidad de identificar e interpretar los fenmenos ondulatorios, pudiendo plantear y solucionar su ecuacin de onda respectiva.

Fomentar en los estudiantes la consulta y profundizacin de temas de inters relacionados con la materia.

OBJETIVOS ESPECFICOS

- Proporcionar al estudiante las teoras, mtodos y resultados de los fenmenos ondulatorios mostrando el proceso evolutivo de los ltimos aos.

- Inducir a los estudiantes en los conceptos de ondas y vibraciones en primera instancia de forma cualitativa seguida de una fundamentacin terica clara que pretender afianzar mejor los conocimientos.

RECOMENDACIONES

Las clases deben empezar puntualmente.

Durante la clase, los celulares y equipos electrnicos similares deben estar apagados.

Teniendo en cuenta que con el 20% de inasistencia se pierde la materia, siempre se llamar a lista y

efectivamente ser tenida en cuenta.

15 minutos despus de la hora programada para la clase se cerrara la puerta, y no habr ninguna

excusa para ingresar.

El estudiante deber hacer uso del contenido programtico oportunamente para cada clase,

asistiendo con los temas ledos y preparados para la discusin.

La clase es del estudiante, y no debe ser un monlogo, donde el profesor es el nico actor, es

necesario cambiar ese esquema tan acentuado actualmente, s el estudiante est preparado para la

clase (informado del contenido de la clase), con asuntos para discutir, aclarar y profundizar, la clase

tendr todo el significado para el cual se ha programado.

Tener presente, que el profesor conceptualmente slo da informacin, el estudiante con su trabajo,

en diferentes aspectos, convierte esa informacin en conocimiento.

SOBRE LA EVALUACIN La evaluacin se regir por los siguientes criterios:

Tres notas parciales, la primera y segunda con un porcentaje del 35% cada una y la nota final del

curso con un porcentaje del 30%.

El 20% de cada una de las notas, lo representa el trabajo personal; es decir, se tendrn espacios a lo

largo del curso en el que los estudiantes realizarn talleres de temas especficos de profundizacin,

ejercicios, y otros temas relacionados con el curso, que sern previamente asignados. Cada

participacin directa del estudiante, tendr una nota, y cada estudiante debe tener como mnimo

dos notas por ste concepto. El estudiante preparar adecuadamente las tareas asignadas, para

responder las inquietudes que sobre el particular surjan entre los compaeros, o el profesor. Cada

estudiante tendr un tiempo limitado, para cada participacin. El otro 80% se obtendr con la

evaluacin acumulativa.

TIPO DE EVALUACIN Se evaluar dentro del desarrollo del curso: Competencia Cognitiva:

- Dominar los conceptos fsicos fundamentales.

- Manejar de manera eficiente tcnicas de generacin de reportes

Competencias Pedaggicas: - Manejo terico prctico de la formacin integral en trminos de la planeacin y orientacin de

procesos de enseanza aprendizaje evaluacin, creativo, innovador que desarrolle el potencial de

los alumnos y, por lo tanto, construya cultura.

- Capacidad para la gestin, el seguimiento y la evaluacin de las actividades inherentes a sus

responsabilidades.

- Desarrollo de los procesos de administracin educativa de acuerdo con la normatividad

institucional.

Competencias Aptitudinales:

- Responsabilidad frente a la planeacin, ejecucin y evaluacin del trabajo asignado.

- Concientizacin de la importancia de su rol como formador en el contexto de construccin de

nacin.

- Facilitador de la apropiacin y prctica de la mentalidad emprendedora

- Respetuoso de la diferencia de opinin del otro.

- Generador de procesos de autoformacin, convivencia y trabajo en equipo.

- Coherente entre lo que piensa, lo que dice y lo que hace.

- Comprometido con su formacin integral.

- Demostrar comportamiento tico en su rol.

- Capacidad para resolver conflictos.

- Asertivo en la comunicacin y relaciones interpersonales dentro del ambiente pedaggico.

- Capacidad para trabajar y liderar equipos.

- Demostrar con su desempeo y sentido de pertenencia a la institucin.

CONTENIDO 1. INTRODUCCION- MOVIMIENTO ARMNICO SIMPLE

Importancia del movimiento oscilatorio Movimiento armnico simple Masa unida a un resorte Energa del oscilador armnico simple El oscilador armnico estudiado por el mtodo de la energa Objeto colgado de un resorte vertical El pndulo Pndulo simple Solucin del pndulo simple por el e1 mtodo de energa Pndulo fsico Pndulo de torsin Comparacin del movimiento armnico simple con el movimiento circular uniforme Representacin vectorial del movimiento armnico simple Introduccin al exponente complejo Empleo del exponente complejo Otros tipos de vibraciones libres Mdulo de elasticidad. Mdulo de Young El muelle de aire 2. SUPERPOSICION DE MOVIMIENTOS

Vibraciones superpuestas en una dimensin Superposicin de dos vibraciones de igual frecuencia Superposicin de vibraciones de frecuencias diferentes. Pulsaciones

Superposicin de muchas vibraciones de igual frecuencia Combinacin de dos vibraciones perpendiculares Movimientos perpendiculares de frecuencias iguales Movimientos perpendiculares con frecuencias diferentes. Figuras de Lissajous Comparacin entre la superposicin de movimientos paralelos y perpendiculares 3. AMORTIGUAMIENTO EN LAS OSCILACIONES LIBRES

Breve introduccin a las ecuaciones diferenciales Oscilaciones amortiguadas Oscilador armnico subamortiguado Amortiguamiento crtico Amortiguamiento sobrecrtico Oscilaciones inarmnicas Efectos que produce un amortiguamiento muy grande Decremento logartmico 4. OSCILACIONES FORZADAS Y RESONANCIA

Introduccin Oscilador no amortiguado con impulsin armnica Mtodo del exponente complejo en el caso de las oscilaciones forzadas Oscilaciones forzadas con amortiguamiento Potencia absorbida por un oscilador impulsado Trabajo realizado por la fuerza armnica en e1 oscilador forzado Impedancia de un oscilador Analogas elctricas 5. SISTEMAS CON VARIOS GRADOS DE LIBERTAD

Ecuacin de movimiento Matrices Anlisis de sistemas con varios grados de libertad Sistemas con un grado de libertad Sistemas con dos grados de libertad Sistemas con tres grados de libertad Osciladores acoplados y modos normales Pndulos acoplados y ecuacin de Lagrange Tres pndulos acoplados Vibracin forzada y resonancia para dos osciladores acoplados N osciladores acoplados Oscilaciones longitudinales N muy grande 6. MODOS NORMALES DE SISTEMAS CONTINUOS

Introduccin Vibraciones libres en cuerdas alargadas

Vibraciones longitudinales en una varilla Vibraciones en una columna de gas Modos normales de un sistema bidimensional Anlisis de Fourier 7. CINEMATICA DEL MOVIMIENTO ONDULATORIO

Que es una onda? Ecuacin de onda Ondas armnicas Caractersticas de las ondas armnicas Ondas planas armnicas tridimensionales Ondas longitudinales y transversales Ecuacin diferencial de una onda tridimensional Energa transmitida por ondas senoidales en cuerdas Superposicin e interferencia de ondas Reflexin y transmisin de ondas Principio de superposicin Superposicin e interferencia de ondas senoidales Dos ondas senoidales con diferentes frecuencias Ondas estacionarias en una dimensin Ondas estacionarias y ecuacin de onda 8. ONDAS SONORAS

Introduccin Ondas sonoras estacionarias. Tubos sonoros Ondas sonoras peridicas Intensidad de las ondas sonoras peridicas Ondas esfricas y planas Efecto Doppler. Fuente en movimiento, observador estacionario Fuente en movimiento, observador estacionario Observador en movimiento, fuente estacionaria Fuente y observador en movimiento Barrera de ondas Ondas proa Ondas de choque Refraccin del sonido Reflexin del sonido Energa de las ondas sonoras Interferencia pulsaciones 9. ONDAS ELECTROMAGNETICAS Introduccin Energa y momentum de una onda electromagntica Absorcin de la radiacin electromagntica Efecto Doppler en las ondas electromagnticas. Espectro de la radiacin electromagntica

METODOLOGA

El contenido de este curso ser dado en clases magistrales (presenciales). Eventualmente se

incluirn sesiones "taller" para la resolucin de problemas tpicos de cada captulo

Estudio y resolucin de problemas desarrolla las competencias instrumentales Capacidad de

anlisis y sntesis y Resolucin de problemas, as como la competencia personal Razonamiento

crtico.

Resolucin de cuestionarios para trabajar las competencias instrumentales Capacidad de

organizacin y planificacin, Conocimientos de informtica relativos al mbito de estudio

adems de la Resolucin de problemas. Establecer, las competencias sistmicas involucradas son

Aprendizaje autnomo y Adaptacin a nuevas situaciones; todas ellas consecuencia de la

necesidad de organizar el propio tiempo y conocimientos por parte del estudiante para enfrentarse

al nuevo reto de contestar un cuestionario por Internet con tiempo y nmero de intentos limitados.

Exposiciones o trabajos en grupo sobre temticas referenciadas a la fsica aplicada.

Participacin con trabajos prcticos elementales que contribuyan a la comprensin de las temticas

tratadas en clase.

BIBLIOGRAFA BSICA

P. French. "Vibraciones y Ondas" Editorial Reven. S.A.

William T. Thomson. "Teora de vibraci ones. Aplicaciones". Editori al Prentice-HaIt Hispanoamericana, S.A.

William Seto. "Vibraciones Mecnicas". Editorial Mccraw-Hill.

Frank s. Crawford. "ondas. Berkeley physics course-volume 3". Edi torial Reverte, S.A.

Raymond A. Serway. "Fsica Tomo I". Editorial McGraw-HilI.

Raymond A. Serway. "Fsica Tomo II". Editorial McGraw-Hill.

SESION DURACIN TEMA CAPITULO METODOLOGA

1 4 Horas

Importancia del movimiento oscilatorio Movimiento armnico simple Masa unida a un resorte

Energa del oscilador armnico simple El oscilador armnico estudiado por el mtodo de la energa

Objeto colgado de un resorte vertical El pndulo Pndulo simple

Solucin del pndulo simple por el e1 mtodo de energa

Pndulo fsico

Pndulo de torsin

CAPITULO 1.

Presentacin general de la materia, socializacin e interaccin estudiante-

docente. Clase magistral.

2 4 Horas

Comparacin del movimiento armnico simple con el movimiento circular uniforme Representacin vectorial del movimiento armnico simple Introduccin al exponente complejo Empleo del exponente complejo Otros tipos de vibraciones libres

Mdulo de elasticidad. Mdulo de Young El muelle de aire

Clase magistral: Presentacin de casos y problemas del lenguaje cientfico. Ejercicios prcticos individuales y

colectivos sobre el tema

3 2 Horas

Vibraciones superpuestas en una dimensin Superposicin de dos vibraciones de igual frecuencia

Superposicin de vibraciones de frecuencias diferentes. Pulsaciones

Superposicin de muchas vibraciones de igual frecuencia

CAPITULO 2. SUPERPOSICION DE

MOVIMIENTOS

Clase magistral: desarrollo del lenguaje matemtico.

Participacin del estudiante mediante ejercicios y socializacin de los

mismos.

4 2 Horas

Combinacin de dos vibraciones perpendiculares Movimientos perpendiculares de frecuencias iguales

Movimientos perpendiculares con frecuencias diferentes. Figuras de Lissajous Comparacin entre la superposicin de movimientos paralelos y perpendiculares

Investigacin de parte del estudiante del tema a estudiar en la clase y socializacin de los resultados.

Taller prctico de ejercicios

propuestos.

5 4 Horas

Breve introduccin a las ecuaciones diferenciales Oscilaciones amortiguadas Oscilador armnico subamortiguado

Amortiguamiento crtico Amortiguamiento sobrecrtico Oscilaciones inarmnicas Efectos que produce un amortiguamiento muy grande

Decremento logartmico

CAPITULO 3

AMORTIGUAMIENTO EN LAS OSCILACIONES LIBRES

Clase magistral involucrando la participacin del estudiante, mediante

ejercicios.

6 2 Horas PARCIAL 2

Desarrollo de taller prctico.

7 2 Horas Introduccin

Oscilador no amortiguado con impulsin armnica Mtodo del exponente complejo en el caso de las

CAPITULO 4 OSCILACIONES FORZADAS Y

RESONANCIA

Investigacin de grupos de estudiantes definidos previamente del tema a

estudiar en la clase.

oscilaciones forzadas Oscilaciones forzadas con amortiguamiento Potencia absorbida por un oscilador impulsado

Complemento terico y socializacin de los resultados.

8 2 Horas

Trabajo realizado por la fuerza armnica en el oscilador forzado Impedancia de un oscilador Analogas elctricas

Clase magistral: desarrollo terico y presentacin de casos y problemas

sobre el tema estudiado.

9 4 Horas

Ecuacin de movimiento

Matrices Anlisis de sistemas con varios grados de libertad Sistemas con un grado de libertad

Sistemas con dos grados de libertad Sistemas con tres grados de libertad

CAPITULO 5 SISTEMAS CON VARIOS GRADOS DE LIBERTAD

Trabajo individual

10 4 Horas

Osciladores acoplados y modos normales Pndulos acoplados y ecuacin de Lagrange

Tres pndulos acoplados Vibracin forzada y resonancia para dos osciladores acoplados N osciladores acoplados Oscilaciones longitudinales N muy grande

Desarrollo congnitivo: Ejercicios con capacidad de anlisis y abstraccin.

Desarrollo aptitudinal: Entrega de ejercicios propuestos sobre

los temas a evaluar

11 2 Horas Introduccin Vibraciones libres en cuerdas alargadas Vibraciones longitudinales en una varilla

CAPITULO 6 MODOS NORMALES DE SISTEMAS CONTINUOS

Lectura, realizacin de mapa conceptual y discusin de la lectura

12 2 Horas

Vibraciones en una columna de gas

Modos normales de un sistema bidimensional

Anlisis de Fourier

Clase magistral.

Taller propuesto sobre los conceptos aprendidos.

13 2 Horas PARCIAL 2 .

Evaluacin de los temas vistos.

14 4 Horas

Qu es una onda?

Ecuacin de onda Ondas armnicas Caractersticas de las ondas armnicas

Ondas planas armnicas tridimensionales Ondas longitudinales y transversales Ecuacin diferencial de una onda tridimensional Energa transmitida por ondas senoidales en cuerdas

Superposicin e interferencia de ondas

CAPITULO 7 CINEMATICA DEL

MOVIMIENTO ONDULATORIO

Clase magistral: desarrollo terico de conceptos

15 4 Horas Reflexin y transmisin de ondas Principio de superposicin Superposicin e interferencia de ondas senoidales

Clase magistral.

Desarrollo de taller prctico

Dos ondas senoidales con diferentes frecuencias Ondas estacionarias en una dimensin Ondas estacionarias y ecuacin de onda

16 4 Horas

Introduccin Ondas sonoras estacionarias. Tubos sonoros

Ondas sonoras peridicas Intensidad de las ondas sonoras peridicas Ondas esfricas y planas

Efecto Doppler. Fuente en movimiento, observador estacionario Fuente en movimiento, observador estacionario Observador en movimiento, fuente estacionaria

Fuente y observador en movimiento

CAPITULO 8 ONDAS SONORAS

Clase magistral.

Desarrollo de taller prctico

17 4 Horas

Barrera de ondas Ondas proa

Ondas de choque Refraccin del sonido Reflexin del sonido Energa de las ondas sonoras

Interferencia pulsaciones

Clase magistral: desarrollo terico y presentacin de casos y problemas

sobre el tema estudiado.

18 2 Horas

Introduccin Ondas electromagnticas planas

Energa y momentum de una onda electromagntica Absorcin de la radiacin electromagntica

CAPITULO 9 ONDAS

ELECTROMAGNETICAS

Trabajo en grupo.

19 2 Horas Efecto Doppler en las ondas electromagnticas. Espectro de la radiacin electromagntica

Desarrollo cognitivo: Ejercicios con capacidad de anlisis y abstraccin.

Desarrollo aptitudinal:

Entrega de ejercicios propuestos sobre los temas a evaluar

20 2 Horas PARCIAL 3

Trabajo individual