CIRCULAR # 1 MECÁNICA VECTORIAL ESTÁTICA

CIRCULAR MECÁNICA VECTORIAL
Enero 20 de 2014
DOCENTES
IM Mg. Luis Alfonso Bernal B.
[email protected]
IE,Esp. Rubén Darío Arboleda V.
[email protected]
Esp Ramiro Humberto Hoyos Zuluaga
[email protected]
OBJETIVO GENERAL
El curso de Mecánica Vectorial tiene como objetivo desarrollar el entendimiento y razonamiento del mundo
que nos rodea a la luz de los principios de la Mecánica, adquiriendo habilidades para analizar y calcular cómo
actúan y se transmiten fuerzas y momentos por diferentes tipos de estructuras, máquinas y mecanismos en
equilibrio y para analizar el movimiento de partículas y cuerpos rígidos.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Desarrollar en el estudiante la capacidad de identificar las fuerzas y momentos que intervienen en el
equilibrio y movimiento de partículas y cuerpos rígidos.
Afianzar la capacidad de razonamiento en los estudiantes, así como criterios para identificar diferentes tipos
de cargas y sus reacciones en diferentes cuerpos, entendiendo su influencia en el funcionamiento de los
sistemas mecánicos y estructuras en donde están presentes.
Aprender a calcular desplazamientos, velocidades y aceleraciones de partículas y cuerpos rígidos sometidos a
fuerzas.
PROPÓSITOS DE FORMACIÓN
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 estudiante de Mecánica Vectorial será competente en el análisis y la solución de las diferentes situaciones
físicas del movimiento, integrando y aplicando los conceptos adquiridos en los cursos de matemática y física
vistos dentro de su proceso de formación como ingeniero.
METAS DE APRENDIZAJE
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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 básicos de la fricción seca.
Asimilar y aplicar los conceptos de la mecánica clásica (cinemática y cinética) en diferentes situaciones
físicas, para el análisis del movimiento de la partícula y del 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 estudiante estará en capacidad de solucionar problemas de equilibrio estático aplicando los principios
de la mecánica Newtoniana.
El estudiante estará en capacidad de solucionar problemas de movimiento de cuerpos rígidos y partículas
aplicando los principios de cinemática y cinética.
El estudiante debe tener buena destreza en el manejo de su calculadora de ingeniería
CONTENIDO (Por clases)
Semana 01 (Enero20)
1. Presentación del curso e introducción: presentación del profesor, programa de la materia, fechas de
evaluación, metodología, bibliografía.
2. Nivelación de conceptos: Cantidades básicas, unidades de medición, Sistema internacional de unidades,
cálculos numéricos, cantidades escalares y vectoriales, operaciones básicas con vectores, vectores
cartesianos, vectores unitarios, fuerzas, fuerzas coplanares y componentes cartesianas de una fuerza.
Semana 02 (Enero 27)
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 de grupos de trabajo
Semana 03 (Febrero 03)
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 10)
7. Taller sobre equilibrio del cuerpo rígido
8. Parcial 1 (20%).
Práctica 1: Fuerzas concurrentes en el espacio (grupo B)
Semana 05 (Febrero 17)
9. Armaduras simples en 2D. Método de los nodos
10. Taller armaduras simples
Práctica 2: Equilibrio del cuerpo rígido en 2D (grupo A)
Semana 06 (Febrero 24)
11. Bastidores y máquinas
12. Taller bastidores y máquinas.
Práctica 2: Equilibrio del cuerpo rígido en 2D (grupo B)
Semana 07 (Marzo 03)
13. Características de la fricción seca. Fricción en cuñas y bandas.
14. Taller sobre fricción.
Práctica 3: Equilibrio del cuerpo rígido en 3D (grupo A)
Semana 08 (Marzo 10)
15. Parcial 2 (20%)
16. Cinemática rectilínea de la partícula. Aplicaciones generales.
Práctica 3: Equilibrio del cuerpo rígido en 3D (grupo B)
Semana 9 (Marzo 17)
17. Movimiento curvilíneo: componentes rectangulares. Movimiento de un proyectil. Movimiento relativo.
18. Taller sobre movimiento curvilíneo
Práctica 4: Cerchas (grupo A)
Semana 10 (Marzo 24)
19. Coordenadas normal-tangencial
20. Taller coordenadas normal-tangencial
Práctica 4: Cerchas (grupo B)
Semana 11 (Marzo 31) Fecha límite ingreso 40% de la nota Abril 3
21. Coordenadas radial-transversal.
22. Taller coordenadas radial transversal.
Práctica 5: Movimiento relativo y cinemática de partículas (grupo A)
Semana 12 (Abril 07)
23. Parcial 3 (20%).
24. Cinética de la partícula: segunda ley de Newton para partículas en movimiento rectilíneo y en el plano
(coordenadas artesianas, normal-tangencial, radial- transversal).
Práctica 5: Movimiento relativo y cinemática de partículas (grupo B)
SEMANA SANTA
Semana 13 (Abril 21)
25. Taller cinética de la partícula
26. Cinemática del cuerpo rígido. Tipos de movimiento en el plano
Práctica 6: Coordenadas intrínsecas (grupo A)
Semana 14 (Abril 28)
27. Traslación del cuerpo nrígido. Rotación del cuerpo rígido alrededor de un eje fijo
28. Taller sobre cinemática del cuerpo rígido en el plano
Práctica 6: Coordenadas intrínsecas (grupo B)
Semana 15 (Mayo 05) Fecha límite cancelación materias o semestre mayo 09
29. Movimiento relativo en el plano: velocidad
30. Taller
Práctica 7: Movimiento circular uniforme da la partícula (grupo A)
Semana 16 (Mayo 12)
31. Movimiento relativo en el plano: aceleración
32. Taller
Práctica 7: Movimiento circular uniforme da la partícula (grupo B)
Prácticas atrasadas Mayo 19
Parcial Cuatro 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.
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
REQUISITOS
Prerrequisitos: Fundamentos de Mecánica aprobada (3.00)
Cálculo de Variable Real 2.50
Correquisitos: Cálculo Integral simultánea
20%
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PROGRAMACIÓN DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE MECÁNICA
VECTORIAL
SEMESTRE 2014-10
PRÁCTICA
PRESENTACIÓN Y CONFORMACIÓN DE
GRUPOS DE TRABAJO
SEMANA
Enero 27
1. FUERZAS CONCURRENTES EN EL ESPACIO
Febrero 03 y 10
2. EQUILIBRIO DEL CUERPO RÍGIDO EN 2 D
Febrero 17 y 24
3. EQULIBRIO DEL CUERPO RIGIDO EN 3D
Marzo 03 y 10
4. CERCHAS
Marzo 17 y 24
5. MOV. RELATIVO Y CINEMÁTICA DE
ARTÍCULAS
6. COORDENADAS INTRÍNSECAS
Marzo 31 y Abril 07
Abril 21 y Abril 28
7. MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME DE
LA PARTÍCULA
PRÁCTICAS ATRASADAS
Mayo 05 y 12
Mayo 19