DECANATO DE INGENÍERA E INFORMÁTICA d e

DECANATO DE INGENÍERA E INFORMÁTICA
Escuela de Ingeniería
PROGRAMA
ASIGNATURA
CODIGO
CREDITOS
PRERREQ.
CORREQ.
ELABORADO POR
REVISADO POR
VIGENCIA
DE
ASIGNATURA
: FÍSICA MECANICA
: TEC-112
: 04
: TEC-111 Y MAT-125
: TEC-114
: ING. EMMA K. ENCARNACION E.
: ING. YRVIN RIVERA
: DICIEMBRE, 2009
Caracterización:
En el plan de estudios de todas las carreras de Ingeniería la Física Mecánica es precedida por una rama de la Física
General, y después de ella se imparte la Física Eléctrica, es impartida 4 horas semanales durante un cuatrimestre, está
orientada a lograr que los estudiantes se apropien con un cierto nivel de profundidad y asimilación , de la concepción
física del mundo, por medio de la explicación de fenómenos particulares aplicando leyes, principios y ecuaciones
fundamentales para establecer los elementos esenciales a las diferentes teorías físicas que se muestran en la
asignatura y que forman los invariantes de contenido que componen la estructura del programa. Se hace énfasis en
los fundamentos de los principios y leyes de la mecánica para la solución de problemas y ejercicios de aplicación
casos reales de la ingeniería, con la finalidad de dar a entender así el papel fundamental que la física desempeña en la
formación del ingeniero.
Esta es una asignatura del ciclo básico que se imparte en el tercer cuatrimestre del primer año de todas las Carreras
de Ingeniería con requisitos previos de los conocimientos básicos de vectores, y cálculo diferencial e integral.
Objeto de Estudio: Parte del movimiento mecánico (Cantidad de Movimiento, Rotación, Oscilaciones Ondas) y parte
del movimiento térmico.
Objetivos:

Interpretar la importancia de la mecánica, la Física molecular y la termodinámica, y sus relaciones con otras
partes de la Física y de otras asignaturas de las diferentes carreras.

Expresar el sentido físico de las leyes de conservación del momento lineal y el momento angular, aplicando dichas
leyes para describir el movimiento mecánico de una partícula, sistema de partícula o de un cuerpo rígido,
resaltando la relación y mayor generalidad de estas sobre las leyes de Newton.

Describir cualitativa y cuantitativamente los movimientos oscilatorios y ondulatorios a nivel aplicativo, como
casos especiales del movimiento mecánico.

Explicar los rasgos fundamentales del movimiento térmico de sistemas físicos a nivel aplicativo, por medio de
magnitudes, leyes y modelos de representación cinética molecular, así como la relación entre la entropía y el
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carácter estadístico de la segunda ley de la termodinámica.
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PROGRAMA
DE
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CONTENIDO:
Sistema de Conocimientos:
 Momentum Lineal.
 Cinemática y Dinámica del Movimiento de Rotación.
 Movimiento Oscilatorio.
 Ondas
 Calor y Temperatura
Sistema de Habilidades:
 Describir las cantidades físicas contenidas en la asignatura en términos de causa y efecto.
 Identificar los conceptos, leyes y principios fundamentales del objeto de estudio.
 Caracterizar cuantitativa y cualitativamente los diferentes tipos de movimientos analizados, resaltando sus
parámetros característicos.
 Realizar el análisis dimensional de acuerdo con la característica dinámica solicitada.
 Resolver problemas identificando el tipo y el campo al que pertenece el problema, interpretando la relación
del mismo con los fundamentos teóricos.
Sistema de Valores:
 Responsabilidad
 Cooperación
 Honestidad
 Compromiso
 Laboriosidad
UNIDADES TEMATICAS
UNIDAD I. MOMENTUM LINEAL.
Objetivos:
 Aplicar la ley de conservación de la Cantidad de Movimiento a un nivel productivo, en la descripción del
movimiento mecánico de una partícula o un sistema de partículas, destacando la relación de ésta con las leyes de
Newton.
 Caracterizar los tipos de choques haciendo uso de las leyes de conservación del momento lineal y la energía
cinética
 Localizar el centro de masas de un sistema de partículas.
Sistema de Conocimientos:
 Momento lineal (P) de una partícula o de un sistema de partículas. Impulso y Momento lineal.
 Conservación de la Cantidad de Movimiento.
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

DE
ASIGNATURA
Choque o colisión. Tipos de choques y características importantes del choque en una y en dos dimensiones.
Aplicación de las leyes de conservación en los choques entre partículas.
Centro de masa de un sistema de partículas.
Sistema de Habilidades:
 Interpretar físicamente los conceptos de Momento lineal de una partícula y de un sistema de partículas y el de
Centro de Masa.
 Realizar el análisis dimensional de acuerdo con la característica dinámica solicitada.
 Calcular el centro de masa de un sistema de partículas.
 Clasificar los tipos de choques identificando las características esenciales de estos.
 Interpretar la ley de conservación de la Cantidad de Movimiento Lineal y aplicarla a la solución de problemas de
mecánica en general y en particular a problemas de choques entre partículas.
UNIDAD II. CINEMATICA Y DINAMICA DEL MOVIMIENTO DE ROTACION.
Objetivos:
 Analizar el movimiento rotacional de una partícula que se mueve con una trayectoria circular, y el de un cuerpo
sólido rígido que gira alrededor de un eje fijo.
 Comparar los parámetros del movimiento rotacional (θ, ω, α, etc.) y los parámetros del movimiento lineal (vector
de posición (x), v, a, etc.).
 Demostrar la ley de conservación del Momento Angular a un nivel productivo, en la descripción del movimiento
de una partícula o un sistema de partículas.
Sistema de Conocimientos:
 Concepto de cuerpo rígido. Parámetros característicos del movimiento rotacional (desplazamiento, velocidad y
aceleración angulares).
 Movimiento rotacional puro. Rotación con aceleración angular constante.
 Momento de Inercia.
 Momento de torsión.
 Trabajo, potencia y energía en la rotación alrededor de un eje fijo.
 Momento angular (L) de una partícula y de un sistema de partículas. Momento angular de un cuerpo sólido
rígido en rotación. Conservación del Momentum Angular.
Sistema de Habilidades:
 Caracterizar los parámetros rotacionales.
 Aplicar la ecuación fundamental de la dinámica de la rotación en la solución de problemas.
 Interpretar físicamente el concepto de momento angular de una partícula y de un sólido rígido.
 Realizar el análisis dimensional de acuerdo con la característica dinámica solicitada.
 Formular la ley de conservación de momento angular analizando el hecho de que las fuerzas externas no
provoquen momento o que este se anule, y aplicarla en la solución de problemas.
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UNIDAD III. MOVIMIENTO OSCILATORIO.
Objetivo:
 Describir cualitativa y cuantitativamente el movimiento oscilatorio como caso especial de la mecánica clásica a
nivel aplicativo, basado en los modelos y ecuaciones de la dinámica y la energía, utilizando el análisis de gráficos y
del cálculo diferencial.
Sistema de Conocimientos:
 Conceptos generales (Oscilación, Período, Frecuencia, Amplitud)
 Analogía entre el Movimiento Armónico Simple y el Movimiento Circular Uniforme.
 Características dinámicas (x, v, a) y energéticas del movimiento armónico simple.
 Análisis de modelos armónicos (Sistema masa-resorte, Péndulo simple, Péndulo Físico).
 Oscilaciones Amortiguadas y forzadas.
Sistema de Habilidades:
 Caracterizar el movimiento oscilatorio de un sistema y diferenciar las características físicas de un sistema
con movimiento armónico, amortiguado, o forzado en traslación.
 Aplicar las leyes y ecuaciones de la dinámica de la traslación y el método energético al análisis de un sistema
con movimiento oscilatorio armónico.
 Interpretar gráficamente el movimiento armónico simple.
 Realizar el análisis dimensional de acuerdo con la característica dinámica solicitada.
 Resolver problemas de sistemas con movimiento armónico, amortiguado, o forzado en traslación.
UNIDAD IV. ONDAS.
Objetivo:
 Describir cualitativa y cuantitativamente el movimiento ondulatorio como otro caso especial de la mecánica
clásica de forma aplicativa, basado en los modelos y ecuaciones de la dinámica y la energía, haciendo énfasis
especial en las ondas sonoras.
Sistema de Conocimientos:
 Concepto de onda. Clasificación de las ondas según el medio y la dirección de propagación. Pulso y tren de
onda.
 Ecuación de una onda viajera. Parámetros característicos de las ondas (λ, T, f, A). Rapidez de ondas en
cuerdas. Función de onda, Energía y Potencia en una onda senoidal.
 Ondas sonoras y su clasificación. Rapidez de las ondas sonoras. Ondas sonoras periódicas, Potencia e
Intensidad de las mismas.
 Ondas planas y esféricas. Intensidad de una onda esférica. Frente de Onda. El Efecto Doppler.
 Principio de superposición e Interferencia de ondas. Ondas estacionarias y sus parámetros característicos.
Resonancia. Fenómeno de Pulsación.
Sistema de Habilidades:
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DE
ASIGNATURA
Caracterizar el movimiento ondulatorio y explicar las características físicas de una onda mecánica transversal o
longitudinal, explicando las características físicas de cada uno de sus parámetros.
Aplicar las leyes de la dinámica de traslación y de energía para el cálculo de los parámetros típicos de una onda
mecánica viajera y de una onda estacionaria.
Determinar la ecuación que describe el movimiento de partículas en una onda a partir de un conjunto dado de
parámetros físicos.
Resolver problemas que impliquen el cálculo de la velocidad del sonido en diferentes medios.
UNIDAD V. CALOR Y TEMPERATURA
Objetivos:
 Interpretar las leyes de la termodinámica caracterizando los rasgos esenciales de estas.
 Describir los rasgos fundamentales del movimiento térmico de sistemas físicos, por medio de magnitudes, leyes y
modelos de representación cinética molecular.
Sistema de Conocimientos:
 Concepto de Temperatura. Contacto y Equilibrio térmico. Ley cero de la termodinámica.
 Termómetro. Escalas de temperatura (Celsius, Fahrenheit y Kelvin).
 Descripción macroscópica de un gas ideal. Ecuación de estado.
 Gases ideales y reales. Modelo molecular de un gas ideal.
 Conceptos de Calor, Energía interna, Capacidad Calorífica y Calor Específico. Primera ley de la Termodinámica.
Procesos termodinámicos comunes (cíclico, adiabático, isobárico, isovolumétrico, isotérmico).
 Maquina térmica. Eficiencia térmica. Segunda ley de la termodinámica. Procesos reversibles e irreversibles. El
teorema de Carnot. Entropía.
Sistema de Habilidades:
 Convertir temperaturas específicas de una escala a sus temperaturas correspondientes en otra escala.
 Formular e interpretar la ecuación de estado de un gas ideal.
 Interpretar la ecuación fundamental del modelo molecular de un gas ideal.
 Interpretar físicamente las leyes básicas de la termodinámica y el postulado de máximo de entropía.
Indicaciones Metodológicas:
En el presente programa se trabajará con métodos productivos, entre ellos el Explicativo-Ilustrativo, Exposición
Problémica y Conversación Heurística, además se deben emplear técnicas participativas que promuevan la
participación activa de los estudiantes y aplicar variadas estrategias de aprendizaje que promuevan el aprendizaje
desarrollador: ensayos, mapas conceptuales, resúmenes entre otros. Se podrán emplear variados medios de
enseñanza entre los cuales se debe potenciar las TICs, incluida la computación como medio de enseñanza y medio
interactivo. La forma fundamental de organización del trabajo será el taller”
Evaluación:
Sigue la Metodología establecida por UNAPEC :
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1ra. Evaluación parcial:
Examen escrito
Prácticas y participación
35 puntos
20 puntos
15 puntos
2da.Evaluación parcial:
Examen escrito
Prácticas y participación
35 puntos
20 puntos
15 puntos
Evaluación Final
Total
30 puntos
100 puntos
DE
ASIGNATURA
BIBLIOGRAFIA:
Bibliografía Básica:
1. Serway-Jewett, FISICA para ciencias e ingeniería, Volumen 1, 7ma. edición, CENGAGE Learning.
2. Sears-Zemansky, FÍSICA UNIVRSITARIA, Volumen 1, 12da. edición, PEARSON.
3. Resnick-Holliday. Fisica General, Tomo 1, 4ta. Edición, Continental, México.
Bibliografía de Consulta:
1. Segura R., Dino. Fundamentos de Física Mecanica, McGraw Hill Book Company, Serie Schaum
2. Vandermerwe, Carel W., Física General, 1ra. Edición, McGraw Hill Book Company, Serie Schaum
3. Spiegel-Murray. Análisis Vectorial, McGraw Hill Book Company, Serie Schaum
4. Cualquier otro libro de Física de nivel universitario.
5. Internet
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