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CIRCULAR MECÁNICA VECTORIAL
Enero 12 de 2011
DOCENTES:
IM Mg. Luis Alfonso Bernal B.
[email protected]
IE Esp. Rubén Arboleda V.
[email protected].
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE.
PROPÓSITOS DE FORMACIÓN
Uno de los principales propósitos del curso de Mecánica Vectorial, es el de desarrollar en el estudiante de
ingeniería la capacidad de comprender y analizar problemas de la Mecánica, de forma lógica y sencilla.
Igualmente que pueda aplicar principios básicos perfectamente comprendidos en la solución de dichos
problemas. Otro de los propósitos es afianzar los conocimientos adquiridos en el curso de Fundamentos de
Mecánica y modelarlos con mayor rigor matemático en diferentes sistemas coordenados.
El curso de Mecánica Vectorial debe ser el preludio al diseño, en el que un sinnúmero de aplicaciones se
superponen a las situaciones que se encuentran en la Mecánica.
El estudiante de Mecánica Vectorial será competente en el análisis y la solución de las diferentes situaciones
físicas del movimiento de los cuerpos, integrando y aplicando los conceptos adquiridos en los cursos de
matemática y física vistos hasta la fecha de su proceso de formación como ingeniero.
METAS DE APRENDIZAJE
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Asimilar y aplicar los conceptos de la Mecánica Clásica en las diferentes situaciones físicas para el
análisis de los cuerpos rígidos y las partículas que se encuentran en reposo respecto a un marco de
referencia inercial.
Estudiar las cantidades vectoriales como fuerzas, momentos, desplazamientos, velocidades y
aceleraciones, de uso común en la mecánica Newtoniana.
Analizar el equilibrio estático de una partícula y su aplicación en sistemas de dos y tres dimensiones.
Analizar el equilibrio estático de un cuerpo rígido y su aplicación en sistemas de dos y tres dimensiones.
Aplicar los principios de la Estática al análisis estructural de armaduras, marcos y máquinas.
Estudiar los principios de la fricción seca y su aplicación en el diseño de elementos de máquinas.
Asimilar y aplicar los conceptos de la mecánica clásica en las diferentes situaciones físicas para el
análisis del movimiento de los cuerpos; tanto para partícula como cuerpo rígido.
COMPETENCIAS
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El estudiante será competente en interpretar, analizar, sintetizar y resolver la situación de un cuerpo en
reposo.
El estudiante estará en capacidad de comprobar la validez de teorías, conceptos y modelos físicos sobre
situaciones físicas reales mediante el uso del laboratorio.
El alumno sabrá diferenciar el método óptimo para obtener la solución de una situación física
determinada.
El estudiante debe tener buena destreza en el manejo de su calculadora de ingeniería
El alumno desarrollará una buena destreza en el manejo de la herramienta informática.
CONTENIDO (Por clases)
Semana 01 (Enero 17)
1. Presentación del curso e introducción: presentación del profesor, programa de la materia, fechas de
evaluación, metodología, bibliografía. Condiciones para el equilibrio de una partícula.
2. El diagrama de cuerpo libre. Sistemas de fuerzas coplanares. Sistemas tridimensionales de fuerzas.
Semana 02 (Enero 24)
3. Momento de una fuerza (formulación escalar). Momento de una fuerza (formulación vectorial).
4. Principio de momentos. Momento de una fuerza respecto a un eje específico.
Laboratorio: Presentación y conformación grupos de trabajo.
Semana 03 (Enero 31)
5. Momento de un par. Condiciones para el equilibrio de un cuerpo rígido en 2D y 3D
6. Diagramas de cuerpo libre. Ecuaciones de equilibrio, miembros a dos fuerzas.
Práctica 1: Fuerzas concurrentes en el espacio (grupo A)
Semana 04 (Febrero 7)
7. Taller sobre equilibrio del cuerpo rígido
8. Parcial 1 (20%).
Práctica 1: Fuerzas concurrentes en el espacio (grupo B)
Semana 05 (Febrero 14)
9. Armaduras simples en 2D. Método de los nodos
10. Bastidores y máquinas.
Práctica 2: Equilibrio del cuerpo rígido en 2D (grupo A)
Semana 06 (Febrero 21)
11. Bastidores y máquinas
12. Características de la fricción seca. Problemas que implican fricción seca. Cuñas. Bandas.
Práctica 2: Equilibrio del cuerpo rígido en 2D (grupo B)
Semana 07 (Febrero 28)
13. Taller sobre fricción.
14. Centroides de áreas, volúmenes y masas. Centro de gravedad.
Práctica 3: Equilibrio del cuerpo rígido en 3D (grupo A)
Semana 08 (Marzo 7)
15. Cuerpos compuestos
16. Taller sobre centroides de cuerpos compuestos.
Práctica 3: Equilibrio del cuerpo rígido en 3D (grupo B)
Semana 9 (Marzo 14)
17. Parcial 2 (20%).
18. Cinemática rectilínea de la partícula. Movimiento curvilíneo general. Movimiento curvilíneo:
componentes rectangulares. Movimiento de un proyectil. Movimiento relativo.
Práctica 4: Cerchas (grupo A)
Semana 10 (Marzo 21)
19. Coordenadas normal, tangencial y radial, transversal
20. Cinemática de la partícula: segunda ley de Newton para partículas en movimiento rectilíneo y en el plano
(coordenadas artesianas, normal-tangencial, radial- transversal).
Práctica 4: Cerchas (grupo B)
Semana 11 (Marzo 28)
21. Taller de aplicación de cinemática y cinética de partículas.
22. Taller de aplicación de cinemática y cinética de partículas.
Práctica 5: Movimiento relativo y cinemática de partículas (grupo A)
Semana 12 (Abril 4) Registro del 40% de la nota en el sistema
23. Parcial 3 (20%).
24. Cinemática del cuerpo rígido. Tipos de movimiento en el plano.
Práctica 5: Movimiento relativo y cinemática de partículas (grupo B)
Semana 13 (Abril 11)
25. Traslación. Rotación respecto a un eje fijo
26. Análisis del movimiento relativo en el plano: velocidad. Centro instantáneo de rotación.
Práctica 6: Cinemática de la partícula coordenadas intrínsecas (grupo A)
SEMANA SANTA ABRIL 17 AL 24
Semana 14 (Abril 25) Último día cancelación materias abril 29
27. Análisis de movimiento relativo en el plano: aceleración.
28. Taller sobre cinemática del cuerpo rígido en el plano
Práctica 6: Cinemática de la partícula coordenadas intrínsecas (grupo B)
Semana 15 (Mayo 2)
29. Momento de inercia de masas compuestas. Teorema de los ejes paralelos 17.2 Ecuaciones cinéticas de
movimiento plano.
30. Ecuaciones para la traslación en el plano y la rotación alrededor de un eje fijo para el cuerpo rígido.
Práctica 7: Fuerza centrípeta (grupo A)
Semana 16 (Mayo 9)
31. Taller sobre cinética del cuerpo rígido en el plano (rotación y traslación).
32. Taller sobre cinética del cuerpo rígido en el plano (rotación y traslación).
Práctica 7: Fuerza centrípeta (grupo B)
Semana 17 (Mayo 16)
Prácticas atrasadas
Parcial final (20% lo programa la secretaría)
BIBLIOGRAFÍA
Textos de consulta
BEDFORD, Anthony y FOWLER, Wallace. Mecánica para Ingeniería (Estática, Dinámica) Pearson
Prentice-Hall 5° ed. 2008
HIBBELER, R. C. Mecánica vectorial (Estática y Dinámica). 10ª ed. México D.F: Pearson Educación, 2004.
MERIAM, J. L. and KRAIGE, L.G. Mecánica para ingenieros (Estática y Dinámica). 3a edición. Madrid:
Reverté, 2004.
SHAMES, Irving H. Mecánica para ingenieros ( Estática y Dinámica) 4ª edición. Madrid: Prentice Hall,
1998.
BEER, Ferdinand y JOHNSTON, Jr. E. Russell. Mecánica vectorial para Ingenieros (Estática y Dinámica). 6ª
edición. Madrid: Mc Graw-Hill, 1998.
PRERREQUISITOS
Materia
Física I (Fundamentos de mecánica)
Cálculo diferencial e integral
Matemática básica
Requerimiento
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METODOLOGÍA
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El curso se desarrolla mediante actividades de tipo presencial, de trabajo autónomo y tutorías.
En las actividades presenciales están: las clases, evaluaciones y las prácticas de laboratorio.
Las actividades de trabajo autónomo del estudiante corresponden a: lecturas, horas dedicadas al estudio,
tareas.
El docente dedica unas horas a tutoría atendiendo las inquietudes de los estudiantes.
Laboratorio
EVALUACIÓN
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Primer parcial
Segundo parcial
Tercer parcial
Cuarto parcial
Laboratorio
20%
20%
20%
20%
20%
PROGRAMACIÓN DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE MECÁNICA
VECTORIAL
SEMESTRE 2011-10
PRÁCTICA
SEMANA
PRESENTACIÓN Y CONFORMACIÓN DE
GRUPOS DE TRABAJO
Enero 24
1. FUERZAS CONCURRENTES EN EL ESPACIO
Enero 31, Febrero 7
2. EQUILIBRIO BIDIMENSIONAL DEL CUERPO RÍGIDO
Febrero 14 y 21
3. EQUILIBRIO TRIDIMENSIONAL DEL CUERPO RÍGIDO
Febrero 28 y Marzo 7
4. CERCHAS
Marzo 14 y 21
5. MOVIMIENTO RELATIVO Y CINEMÁTICA
Marzo 28 y Abril 4
DE PARTÍCULAS
6. CINEMÁTICA DE LA PARTÍCULA Y
COORDENADAS INTRINSECAS
7. FUERZA CENTRÍPETA
PRÁCTICAS ATRASADAS
Abril 11 y 25
Mayo 2 y 9
Mayo 16