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SÍLABO DEL CURSO
FISICA I
FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
CARRERA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS
1
DATOS GENERALES
1.1 Facultad
1.2 Carrera Profesional
1.3 Departamento
1.4 Tipo de curso
1.5 Requisitos
1.6 Ciclo de Estudios
1.7 Duración del curso
1.8 Inicio
1.9 Término
1.10 Extensión horaria
1.11 Créditos
1.12 Período lectivo
1.13 Docente
: Ingeniería
: Ingeniería de Sistemas
: Ciencias
: Obligatorio
: Matemática I
:3
: 17 semanas
: 22 de Agosto de 2011
: 17 de Diciembre de 2011
: 6 horas semanales (3 horas de teoría y 3 horas de laboratorio)
:4
: 2011 – 2
: Ing. Carlos Morgan Cruz.
[email protected] / [email protected]
2
FUNDAMENTACIÓN
El presente curso es de carácter teórico-práctico, se desarrolla en el III ciclo de estudios y está
orientado a lograr que el estudiante de Ingeniería sistema entienda de forma clara y lógica los
conceptos y principios básicos de mecánica; reforzando la comprensión de estos conceptos
mediante la ejecución de prácticas de laboratorio con modernos sensores e interfaces, que formarán
parte del entorno en el que se desenvolverá el futuro profesional. Este curso servirá de base para el
desarrollo posterior de cursos como Física 2 y Robótica.
3
COMPETENCIA
El alumno al terminar el curso:
Se Desempeñara con eficiencia y eficacia en la resolución de problemas de ingeniería en la
conducción de experimentos, análisis de datos e interpretación de resultados utilizando las teorías de
cinemática, leyes de newton, trabajo, energía y potencia en sistemas conservativos y no
conservativos para un sistema de partículas; permitiendo al estudiante incrementar su nivel de
análisis y síntesis, demostrando además capacidades para su autoformación en comportamiento
ético, comunicación, investigación, liderazgo y trabajo en equipo.
4
OBJETIVOS ESPECÍFICOS DEL CURSO
OC1. Calcular magnitudes físicas a partir de mediciones directas evaluando su correspondiente
incertidumbre dentro del marco del sistema internacional de unidades. Resolver los problemas
relacionados con la cinemática de una partícula analizando gráfica y analíticamente los movimientos
rectilíneos, movimiento de proyectiles y movimiento circular.
OC2. Resolver problemas relacionados con la estática y dinámica de sistemas físicos para casos de
partículas con masa constante, usando las leyes de Newton. Resolver problemas relacionados a
sistemas conservativos y no conservativos, haciendo uso de trabajo mecánico, energía y evaluación
de potencia
OC3. Resolver problemas sobre traslación, rotación y equilibrio de un sistema físico aplicando las
leyes de la dinámica de translación y rotación y los principios de conservación de la energía mecánica
y el momento angular.
5
CONTENIDOS CONCEPTUALES
5.1 UNIDAD 1: Vectores y Cinemática.
1. Sistemas de Referencia, velocidad media e instantánea, aceleración media e Instantánea,
desplazamiento y distancia.
2. Vectores, operaciones con vectores: adición de vectores, diferencia de vectores, producto
escalar y vectorial, descomposición en componentes rectangulares, vector unitario.
3. MRU, MRUV, gráficos X vs t, V vs t y a vs t.
4. Movimiento en dos dimensiones: movimiento parabólico.
5. Movimiento circular: MCU, MCUV. Desplazamiento angular, velocidad angular, aceleración
angular, aceleración tangencial, aceleración centrípeta
2Sílabo del Curso
6
5.2
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
UNIDAD 2: Dinámica de la partícula.
Fuerzas: las cuatro fuerzas de la naturaleza.
Leyes de newton: primera, segunda y tercera.
Diagrama de cuerpo libre.
Fuerzas de fricción estática y cinética.
Fuerzas de arrastre y fuerzas ficticias.
Trabajo de una fuerza: trabajo de una fuerza constantes.
Trabajo, energía cinética y potencia.
Energía potencial y fuerzas conservativas. Principio de la conservación de la energía.
Fuerzas no conservativas y el teorema de trabajo y energía.
Equilibrio estático
5.3
1.
2.
3.
4.
5.
UNIDAD 3: Dinámica de sólido rígido.
Centro de gravedad.
Energía cinética de rotación.
Momento de inercia.
Torque o momento de una fuerza.
Momento angular.
CONTENIDOS PROCEDIMENTALES
6.1 UNIDAD 1: Cinemática y Vectores.
1. Trabaja con unidades del SI, calculando magnitudes útiles convirtiendo magnitudes en
diferentes sistemas de unidades.
2. Resuelve problemas de MRU, MRUV utilizando las definiciones y teoría de Cinemática.
3. Construye y analiza gráficas X vs t, V vs t, a vs t, utilizando las ecuaciones de la posición,
velocidad y aceleración en función del tiempo.
4. Utiliza correctamente conocimientos de vectores representando magnitudes físicas en el
planteamiento correcto de problemas de cinemática relacionados a la ingeniería.
5. Resuelve problemas referentes al movimiento parabólico y circular utilizando la teoría de
cinemática.
6.2 UNIDAD 2: Dinámica de la partícula.
1. Reconoce las fuerzas que actúan en un sistema físico elaborando diagramas de cuerpo libre.
2. Resuelve de problemas de dinámica sin rozamiento y con rozamiento, aplicando las leyes de
Newton.
3. Resuelve problemas relacionados a sistemas acelerados en movimiento circular haciendo uso
de la segunda ley de Newton.
4. Obtiene gráficas Fuerza versus aceleración experimentalmente utilizando sensores de fuerza y
aceleración.
5. Resuelve problemas relacionados con sistemas mecánicos utilizando las definiciones de
trabajo tanto para una fuerza constante como variable.
6. Resuelve problemas relacionados con sistemas conservativos y no conservativos evaluando la
potencia mecánica.
7. Resuelve problemas relacionados con sistemas conservativos aplicando el principio de
conservación de la energía.
8. Resuelve problemas relacionados con sistemas no conservativos aplicando el teorema del
trabajo y la energía.
6.3 UNIDAD 3: Dinámica de sólido rígido.
1. Resuelve problemas sobre el equilibrio de los cuerpos rígidos utilizando la primera ley de
newton, la ley fundamental del torque y el centro de masa.
2. Resuelve problemas sobre el movimiento de rotación de un sólido rígido a través del análisis del
centro de masa, momento de inercia y la ley fundamental del torque, y la segunda ley de
Newton.
3. Aplica los principios de conservación de la energía y conservación de la cantidad de movimiento
para el análisis de cuerpos rígidos rodantes
7
CONTENIDOS ACTITUDINALES

Responsabilidad individual y colectiva.

Disposición a la investigación y a la búsqueda de la información adicional.

Actitud crítica para el análisis de problemas y valoración de los conocimientos adquiridos.

Disposición al trabajo en equipo.

Disposición para recibir críticas del docente y sus compañeros.
FISICA I
8
METODOLOGÍA GENERAL DEL CURSO
El desarrollo del curso es Teórico - Práctico, los conocimientos adquiridos en las clases teóricas, son
aplicados y puestos a discusión en el laboratorio para la verificación del mismo, de esa forma, el
alumno pone a prueba lo aprendido y puede profundizar más sus conocimientos gracias a la
realización de prácticas de laboratorio.
9
PROGRAMACIÓN
UNIDAD
SEM
Horas
1
6
2
6
3
6
Unidad I:
Vectores y
Cinemática.
4
5
Unidad II:
Dinámica de
partícula.
6
6
6
6
7
6
la
8
6
ACTIVIDAD

Presentación del curso.

Presentación de la unidad 1.

Vectores.

Descomposición de vectores.

Suma de vectores: métodos gráfico y analítico.

Formación de grupos de laboratorio.

Práctica de Laboratorio Nº1: Introducción al uso de sensores.

Asignación de Proyecto de investigación.

Vectores unitarios

Multiplicación de vectores: Escalar y Vectorial.

Seminario de Problemas.

Presentación del informe de la práctica de laboratorio Nº 1.

Práctica de Laboratorio Nº 2: Movimiento en una dimensión.

Sistema de referencia.

Desplazamiento, Velocidad media y velocidad Instantánea. Aceleración media e
instantánea.

Vector desplazamiento.

Gráficas de X vs t; v vs t; a vs t.

Caída libre.

Presentación del informe de la práctica de laboratorio Nº 2.

Práctica de Laboratorio Nº3: Caída libre con rejilla.

Examen de conceptos y definiciones.

Movimiento parabólico.

Movimiento circular: Velocidad y aceleración angular

Seminario de problemas.

Presentación del informe de la práctica de laboratorio Nº 3.

Presentación de fase 1 del proyecto (antecedentes, planteamiento del
problema e hipótesis).

Primera presentación del portafolio de actividades.






Presentación de la unidad 2.
Primera, segunda y tercera ley de Newton.
Diagrama de cuerpo Libre.
Teorema de Lammy.
Seminario de problemas.
Práctica de laboratorio Nº 4: Movimiento parabólico.
EXAMEN DE UNIDAD T1
Solución del examen de unidad T1

Fricción Estática y Cinética.

Fuerza centrípeta.

Seminario de problemas.

Presentación del informe de la práctica de laboratorio Nº 4

Práctica de laboratorio Nº 5: Rozamiento estático y cinético.

Trabajo realizado por una fuerza variable y por una fuerza constante.

Energía cinética

Energía potencial gravitatoria

Energía potencial elástica.

Teorema del trabajo y la energía

Seminario de problemas.

Presentación del informe de la práctica de laboratorio Nº 5.

Evaluación de las guías de laboratorio 1, 2, 3, 4 y 5
PRESENTACIÓN DEL PRIMER AVANCE DEL PROYECTO





Sistemas conservativos.
Conservación de la energía.
Seminario de problemas.
Práctica de laboratorio Nº 6: trabajo y energía.
EXAMEN PARCIAL
4Sílabo del Curso
Unidad III:
Dinámica
solido rígido.
10
de
9
6
10
6
11
6
12
6
13
6
14
6
15
6
16
17
2
2




Sistemas no conservativos.
Potencia
Presentación del informe de la práctica de laboratorio Nº 6
Segunda presentación del portafolio de actividades

Centro de Masa

Seminario de problemas.
Práctica de Laboratorio Nº7 centro de gravedad

Momento de Fuerza.

Condiciones de equilibrio estático.

Seminario de problemas.

Presentación del informe de la práctica de laboratorio Nº 7.

Práctica de Laboratorio Nº8 Equilibrio estático : momento de una fuerza
PRESENTACIÓN DEL SEGUNDO AVANCE DEL PROYECTO
 Momento de inercia.

Presentación del informe de la práctica de laboratorio Nº 8.

Práctica de Laboratorio Nº9 Momento de inercia.
EXAMEN DE UNIDAD T2
Solución del examen de unidad T2
 Conservación de energía para el sólido rígido.
 Presentación del informe de la práctica de laboratorio Nº 9
 Práctica de Laboratorio Nº10 Energía Rotacional.
 Momento angular.
 Conservación del momento angular
 Presentación de fase 3 del proyecto de investigación: presentación y
sustentación.
 Presentación del informe de la práctica de laboratorio Nº 10.



Seminario de problemas.
Tercera presentación del portafolio de actividades
Evaluación de las prácticas de laboratorios 6, 7, 8, 9 y 10.
EXAMEN DE UNIDAD T3.
Solución del examen de unidad T3
EXAMEN FINAL
EXAMEN SUSTITUTORIO
Sistema de EVALUACIÓN del curso
El cronograma de la evaluación continua del curso es el siguiente:
ESPECIFICACIÓN DE TRABAJOS DEL CURSO
Descripción
T
Semana
T1
Primera Práctica Calificada (Evaluación Teórica-Práctico)
5
T2
Segunda Práctica Calificada (Evaluación Teórica-Práctico/Laboratorio)
12
T3
Tercera Práctica Calificada (Evaluación Teórica-Práctico/Laboratorio)
15
El peso de cada T es:
EVALUACIÓN
PESO (%)
ESCALA VIGESIMAL
T1
20
2.4
T2
35
4.2
T3
45
5.4
TOTAL
100%
12
Los pesos ponderados de las clases de evaluación son los siguientes:
EVALUACIÓN
PESO (%)
ESCALA VIGESIMAL
PARCIAL
20
4
CONTINUA
60
12
FINAL
20
4
TOTAL
100%
20
FISICA I
La Evaluación Sustitutoria evalúa toda la temática desarrollada en el semestre y se rinde la semana
consecutiva al término de los exámenes finales (13 – 18 de diciembre) y su nota reemplazará,
necesariamente, a la nota de un Examen (Parcial o Final) o a la nota de un T (Evaluación Continua), de
tal manera que el resultado final sea favorable al alumno.
11
BIBLIOGRAFÍA OBLIGATORIA
#
1
2
12
CÓDIGO
530 TIP/F2010
530 SERW / 2009
AUTOR
Tipler, Paul Allen
Raymond Serway
TITULO
Física para la ciencia y la tecnología
Física para ciencias e ingeniería Vol. 1
BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA
#
3
4
5
CÓDIGO
530 SEAR 2004
530 OHAN
530.074 WALK
AUTOR
Sears, Zemansky,Young
Hans Ohanian
Jearl Walker
TITULO
Física universitaria vol. 1
Física para ciencias e ingeniería Vol. 1
Física recreativa: la feria ambulante de la física.