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Física de Especialidad. Guía Docente 2016-2017
Guía Docente
2016-2017
FÍSICA DE
ESPECIALIDAD
FLORIDA Universitaria. Grado de Ingeniería Mecánica
Grado en Ingeniería Mecánica
1
Física de Especialidad. Guía Docente 2016-2017
ÍNDICE
.................................................................................................................................................. 1
índice ........................................................................................................................................ 1
1. Datos de identificación .................................................................................................. 3
2. Descripción y Objetivos Generales .............................................................................. 3
3. Requisitos previos .......................................................................................................... 3
4. Competencias ................................................................................................................. 4
5.
Resultados de aprendizaje ........................................................................................ 5
6. Actividades formativas y metodología ......................................................................... 6
7.
Contenidos .................................................................................................................. 7
8.
Evaluación del aprendizaje ....................................................................................... 9
9.
Propuesta de actuaciones específicas .................................................................. 10
10.
Bibliografía comentada ........................................................................................ 10
11.
Consultas y atención al alumnado ..................................................................... 11
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Física de Especialidad. Guía Docente 2016-2017
1. Datos de identificación
Asignatura:
Física de Especialidad
Materia/Módulo:
Física/Formación Básica
Carácter/Tipo de
Obligatoria
formación:
Créditos ECTS:
Titulación:
Curso/Semestre:
Unidad:
Profesorado:
Idioma de impartición
6
Grado de Ingeniería Mecánica
Primer curso/Segundo semestre.
Ingeniería
Rut Benavente. [email protected]
Despacho D.1.7.
Horario de atención: Viernes de 09:00 a 10:30
h(*) Se recomienda concertar cita tutoría vía email.
Castellano
2. Descripción y Objetivos Generales
Los principales contenidos de Física de Especialidad son: Geometría de masas. Estática,
Cinemática y Dinámica de sólido rígido.
Los objetivos generales son los siguientes:

Conocer las magnitudes que determinan las propiedades inerciales de un sólido rígido y sus procedimientos de cálculo.

Conocer los procedimientos de resolución de problemas de estática de un sistema
de sólidos rígidos.

Conocer las ecuaciones que describen la evolución cinemática de un sistema de sólidos rígidos.

Conocer las ecuaciones que determinan la evolución dinámica de un sistema de sólidos rígidos.
3. Requisitos previos
La metodología de la asignatura se centra en la resolución de problemas, en cuyo proceso
se van definiendo los contenidos teóricos que constituyen el objeto de la asignatura. Por
ello, los contenidos previos se van revisando continuamente, por lo que no es a priori necesario un dominio completo de tales conceptos. Por otra parte, como se verá, son conoci-
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mientos que el alumno ha recibido desde su formación en bachillerato y han sido también
tratados en las asignaturas de física y matemáticas de primer curso de la titulación.
Contenidos matemáticos previos
• Trigonometría plana y su aplicación en la geometría. Medida de ángulos. Definición de las
funciones trigonométricas seno, coseno y tangente. Relaciones trigonométricas básicas.
Seno y coseno de la suma y diferencia de ángulos.
• Derivación de funciones de una y de dos variables. Significado funcional de la derivada.
• Cálculo vectorial básico. Expresión de un vector en una base cartesiana. Igualdades vectoriales. Producto escalar de vectores. Módulo de un vector. Vector unitario. Suma y resta de
vectores. Producto de un vector por un escalar.
Contenidos físicos previos
• Cinemática y dinámica del punto material: vectores posición, velocidad y aceleración.
Ecuaciones de desplazamiento y velocidad de movimientos con aceleración constante.
Componentes intrínsecas del vector aceleración: aceleración tangencial y normal. Leyes de
Newton. Fuerza sobre un punto material. Fuerzas inerciales: fuerza centrífuga. Equilibrio de
un punto material. Trabajo de traslación de un punto material. Energía cinética y potencial.
Potencia.
4. Competencias
COMPETENCIAS GENERALES
64G Capacidad para resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad,
razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas
en el campo de la Ingeniería Industrial.
COMPETENCIAS TRANSVERSALES
Instrumentales
G1. Uso de las TICs
G2. Comunicación oral
G3. Comunicación escrita
G4. Comunicación en idioma extranjero
Interpersonales
G5. Trabajo en Equipo
G6. Resolución de conflictos
G7. Aprendizaje permanente
G8. Compromiso y responsabilidad ética
Sistémicas
G9. Iniciativa, Innovación y Creatividad
G10. Liderazgo
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COMPETENCIAS ESPECÍFICAS
02 (E) Comprensión y dominio de los conceptos básicos sobre las leyes generales de la
mecánica, termodinámica, campos y ondas y electromagnetismo y su aplicación para la
resolución de problemas propios de la ingeniería
63 (E) Conocimiento en materias básicas y tecnológicas, que les capacite para el
aprendizaje de nuevos métodos y teorías, y les dote de versatilidad para adaptarse a
nuevas situaciones
5. Resultados de aprendizaje
RESULTADOS DE APRENDIZAJE
R1 Obtener el centro de masas de un elemento lineal
compuesto de líneas elementales de igual densidad de
masa.
R2 Obtener el centro de masas de un elemento superficial
compuesto de superficies elementales de igual densidad
de masa.
R3 Obtener el centro de masas de un elemento de volumen compuesto de volúmenes elementales de igual densidad de masa.
R4 Obtener el centro de masas de un cuerpo lineal, superficial o con volumen conformado a partir de cuerpos
con diferente densidad de masa.
R5 Calcular el área generada por la revolución alrededor
de un eje de una línea homogénea
R6 Calcular el volumen generado por la revolución alrededor de un eje de una superficie homogénea.
R7 Obtener el momento de inercia de una superficie plana homogénea compuesta por superficies elementales
respecto a un eje coplanario con la superficie.
R8 Obtener el producto de inercia de una superficie plana
homogénea compuesta por superficies elementales respecto a un par de ejes ortogonales y coplanarios con la
superficie
R9 Obtener el momento de inercia de un cuerpo homogéneo respecto a un eje a partir del momento de inercia
respecto a un eje paralelo que pase por su centro de masas.
R10 Obtener el momento de inercia de un cuerpo heterogéneo respecto a un eje arbitrario.
R11 Obtener los momentos y direcciones principales de
inercia de un cuerpo en un punto dado y saber representar el elipsoide de inercia en ese punto
R12 Saber representar el diagrama de sólido libre de un
cuerpo plano sometido a fuerzas y momentos coplanarios
y ligado al plano por apoyos simples, articulaciones o
empotramientos
R13 Saber plantear y resolver las ecuaciones de estática
para un cuerpo plano
R14 Saber plantear y resolver las ecuaciones de estática
para un sistema de sólidos rígidos planos.
R15 Saber plantear y resolver las ecuaciones de estática
COMPETENCIAS
02(E), 63(E), G6, G7, G8,
02(E), 63(E), G6, G7, G8
02(E), 63(E), G6, G7, G8
02(E), 63(E), G6, G7, G8
02(E), 63(E), G6, G7, G8
02(E), 63(E), G6, G7, G8
02(E), 63(E), G6, G7, G8
02(E), 63(E), G6, G7, G8
02(E), 63(E), G6, G7, G8
02(E), 63(E), G6, G7, G8
02(E), 63(E), G6, G7, G8
02(E), 63(E), G6, G7, G8
02(E), 63(E), G6, G7, G8
02(E), 63(E), G6, G7, G8
02(E), 63(E), G6, G7, G8
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para un cuerpo en tres dimensiones.
R16 Saber representar los diagramas de sólido libre para
un sistema de sólidos planos sometidos a rozamiento
entre sí y con el entorno
R17 Conocer y saber aplicar las ecuaciones cinemáticas
del movimiento general de un sólido rígido.
R18 Conocer y saber aplicar las ecuaciones cinemáticas
del movimiento general relativo de un sistema de sólidos
rígidos.
R19 Conocer y saber aplicar las ecuaciones cinemáticas
del movimiento general relativo de un sólido rígido y de un
sistema de sólidos rígidos.
R20 Saber aplicar las ecuaciones cinemáticas generales
al caso del movimiento plano de un sistema de sólidos
rígidos.
R21 Saber resolver problemas de cinemática plana mediante el uso del concepto de Centro Instantáneo de Rotación.
R22 Conocer y saber aplicar las ecuaciones de la dinámica de un sólido rígido en el plano.
R23 Conocer y saber aplicar las ecuaciones de la dinámica de un sistema de sólidos rígidos en el plano.
02(E), 63(E), G6, G7, G8
02(E), 63(E), G6, G7, G8,
64G
02(E), 63(E), G6, G7, G8,
64G
02(E), 63(E), G6, G7, G8,
64G
02(E), 63(E), G6, G7, G8,
64G
02(E), 63(E), G6, G7, G8,
64G
02(E), 63(E), G6, G7, G8,
64G
02(E), 63(E), G6, G7, G8,
64G
6. Actividades formativas y metodología
El volumen de trabajo del alumnado en la asignatura es equivalente a 25 horas por cada
uno de los créditos. Corresponden por lo tanto a un total de 150 horas atendiendo al valor
de 6 créditos estipulado para la asignatura. Esta carga de trabajo se concreta entre:
Actividades formativas presenciales (clases teóricas y prácticas, seminarios, proyectos
integrados, tutoría,…..). 60 horas
Actividades formativas de trabajo autónomo( estudio y preparación de clases, elaboración de ejercicios, proyectos, preparación de lecturas, preparación de exámenes…..): 90
horas.
De acuerdo con lo formulado, el trabajo queda distribuido entre las siguientes actividades y
porcentajes de aplicación:
ACTIVIDADES FORMATIVAS DE TRABAJO PRESENCIAL
Modalidad
Organizativa
Metodología
Relación con
resultados de
aprendizaje
Porcentaje
CLASE
TEÓRICA/PRÁC
TICA
Exposición de contenidos por
parte del profesorado,
R1-R23
65%
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TRABAJO EN
EQUIPO
PROYECTO
INTEGRADO
TUTORÍA
PRUEBAS DE
NIVEL
Realización de un proyecto
para resolver un problema o
abordar una tarea mediante la
planificación, diseño y realización de una serie de actividades.
Atención personalizada y en
pequeño grupo. Instrucción
realizada con el objetivo de
revisar, reconducir materiales
de clase, aprendizaje y realización de trabajos, etc.
Resolución de ejercicios y
problemas de forma autónoma
R1-R4; R7-R10
25%
R1-R23
5%
R1-R23
5%
Total:
100%
ACTIVIDADES FORMATIVAS DE TRABAJO AUTÓNOMO DEL ALUMNADO
Modalidad
Organizativa
Metodología
Relación con
resultados de
aprendizaje
Porcentaje
TRABAJO EN
GRUPO
Preparación en grupo de lecturas, ensayos, resolución de
problemas, seminarios trabajos, proyectos, etc. para entregar o exponer / explicar en
clases teóricas o prácticas,
tutorías, etc.
R1-R4; R7-R10
35%
TRABAJO
INDIVIDUAL/
AUTÓNOMO
Estudio del alumno/a y resolución de cuestiones y problemas
R1-R23
65%
Total
100%
7. Contenidos
UNIDAD DIDACTICA 1.- Introducción a la asignatura Física de Especialidad


Presentación de la asignatura.
Evaluación de contenidos previos
UNIDAD DIDACTICA 2.- Estática de sistemas sólidos


Equilibrio de una partícula.
Fuerzas en el espacio.
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


Componentes de una fuerza.
Acción de fuerzas concurrentes.
Caída libre.
UNIDAD DIDACTICA 3.- Sólido rígido





Fuerzas internas y externas.
Momento de una fuerza.
Teorema de Varignon.
Componentes del momento de un fuerza.
Momento de un par.
UNIDAD DIDACTICA 4.- Centros y centroides







Centros de masas.
Centros de gravedad de un cuerpo bidimensional.
Centroides de áreas y líneas.
Primeros momentos de áreas y líneas.
Centroides de áreas compuestas.
Teorema de Pappus-Guldinus.
Centros de gravedad de un cuerpo tridimensional.
UNIDAD DIDACTICA 5.- Cinemática del sólido rígido.




Magnitudes cinemáticas de un sólido rígido.
Velocidad y aceleración lineales en un punto del sólido.
Velocidad y aceleración angulares de rotación alrededor de un eje.
Ecuaciones generales de velocidad y aceleración.
UNIDAD DIDACTICA 6.- Dinámica del sólido rígido.




Cantidad de movimiento lineal y angular de un sistema de partículas.
Conservación de la cantidad de movimiento de un sistema de partículas.
Rotación en torno a un eje fijo.
Ecuaciones de Newton-Euler de movimiento general de un sólido rígido.
UNIDAD DIDACTICA 7.- Momentos de inercia.








Determinación del momento de inercia por integración.
Momento polar de inercia.
Radio de giro de un área.
Teorema de Steiner.
Momentos de inercia de áreas compuestas.
Producto de inercia.
Momentos de inercia de masas.
Momentos de inercia de volúmenes.
UNIDAD DIDACTICA 8.- Oscilaciones y Ondas mecánicas.


Movimiento armónico simple.
Energía del movimiento armónico simple
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

Oscilaciones amortiguadas.
Oscilaciones forzadas. Resonancia
Planificación temporal
TEMAS
ACTIVIDADES FORMATIVAS
Nº DE
SESIONES
(horas)
Tema 1
Clases teórico prácticas
6
Tema 2
Clases teórico prácticas
7
Tema 3
Clases teórico prácticas
7
Tema 4
Tema 5
Tema 6
Tema 7
Tema 8
Clases teórico prácticas
8
Proyecto integrado
Clases teórico prácticas
10
Proyecto integrado
Clases teórico prácticas
8
Clases teórico prácticas
10
Proyecto integrado
Clases teórico prácticas
4
8. Evaluación del aprendizaje
Sistema de evaluación
SISTEMAS DE EVALUACIÓN Y CALIFICACIÓN
Instrumentos de evaluación
Resultados de aprendizaje evaluados
Porcentaje
otorgado
I1 Pruebas escritas (pruebas objetivas,
de desarrollo, de respuestas cortas, mapas conceptuales, etc.)
R1-R23
75%
R5, R6, R7, R8, R9,
R10
25%
I6 Proyecto Integrado
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Sistema de Calificación
1ª Convocatoria
La evaluación del aprendizaje en esta convocatoria se realizará teniendo las pruebas
de nivelación y el trabajo realizado para el proyecto integrado.
Las pruebas de nivelación supondrán un 75 % de la notas, y han de ser superadas con
una nota superior a 4 sobre 10. El proyecto integrado tendrá un valor del 25 %, en la
nota de la asignatura.
Si no se superan los requisitos de la asignatura, el alumno podrá presentarse al examen final de la asignatura.
2ª Convocatoria
En la segunda convocatoria el estudiante podrá elegir entre guardar la nota del proyecto integrado asociada a cada semestre o realizar una única prueba escrita con un valor
del 100%.
Si se opta por guardar la nota del proyecto integrado de cada semestre el/la estudiante
deberá realizar una prueba escrita, cuya nota será el 75% del examen y el 25% será la
nota del proyecto integrado del semestre correspondiente. Para superar esta convocatoria el/la estudiante deberá superar el 5.0.
9. Propuesta de actuaciones específicas
Los estudiantes que no puedan asistir a clase de forma regular deberán ponerse en contacto con el profesor antes de que finalice la tercera semana de inicio de clase para definir su evaluación, la cual se adaptará a la particularidad de cada estudiante, definiendo
por escrito el acuerdo al que hayan llegado profesor y alumno/a.
10. Bibliografía comentada
Bibliografía principal:
Apuntes y Ejercicios propuestos en la Intranet
Bibliografía Complementaria:
Como se ha indicado, son muy numerosos los manuales docentes de Mecánica del Sólido Rígido, orientada hacia sus aplicaciones prácticas en Ingeniería Mecánica. Se indican
a continuación algunos de ellos, de especial relevancia.
-
INGENIERÍA MECÁNICA – ESTÁTICA
INGENIERÍA MECÁNICA – DINÁMICA
W.F. Riley – L.D. Sturges
Editorial Reverté
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-
MECÁNICA PARA INGENIEROS – ESTÁTICA
MECÁNICA PARA INGENIEROS – DINÁMICA
J.L. Meriam – L.G. Kraige
Editorial Reverté
-
MECÁNICA VECTORIAL PARA INGENIEROS – ESTÁTICA
MECÁNICA VECTORIAL PARA INGENIEROS – DINÁMICA
R.C. Hibbeler
Editorial Pearson.
11. Consultas y atención al alumnado
Las citas se concertarán previamente, por correo electrónico; para estudiar la posibilidad de
concertar cita otros días y a otras horas, se debe consultar disponibilidad horaria, vía mail.
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