PROCESO DE GESTIÓN ACADÉMICA CÓDIGO: FT-GA-013 VERSIÓN: 1 MICROCURRÍCULO (SYLLABUS) FECHA: Marzo12 de 2013 I. INFORMACIÓN GENERAL NOMBRE DEL CURSO: FÍSICA MECÁNICA UNIDAD ACADÉMICA NIVEL ACADÉMICO INGENIERÍA PROGRAMA TECNOLÓGICO ING. CIVIL, ING. ALIMENTOS, ING. AGROINDUSTRIAL, ING. MECATRÓNICA, PROFESIONAL POSGRADUAL ING. INDUSTRIAL ELECTIVA VIRTUAL DE PROFUNDIZACIÓN A DISTANCIA CICLOS DE FORMACIÓN TÉCNICO PROFESIONAL BÁSICA PROFESIONAL FACULTAD DEPARTAMEN CIENCIAS BÁSICAS TO TIPO DE CURSO MODALIDAD OBLIGATORIO PRESENCIAL I. CÓDIGO 211270 DISCIPLINAR COMPLEMENTARIA CRÉDITOS ACADÉMICOS NÚMERO CRÉDITOS ACADÉMICOS: 3 II. JUSTIFICACIÓN DEL CURSO: Para UNIAGRARIA es una prioridad la formación de sus estudiantes desde una visión integral. Por lo tanto, se enfatiza en la apropiación de todo el conocimiento necesario para la formación de sus estudiantes, en particular los temas de las ciencias básicas y por ello de la física. La formación científica de los estudiantes en los diferentes programas de Ingeniería, requieren sólidos conocimientos en física básica, ya que en sus niveles de acción y profesional, interactúan constantemente con aspectos relacionados con esta área. Desde los primeros semestres se debe continuar la formación de hábitos de estudio en los estudiantes, acorde con las exigencias educativas contemporáneas; por lo tanto se debe dar una formación en este campo suficiente para que el estudiante apropie todas las competencias necesarias para el desarrollo integral desde su profesión. La física mecánica aporta fundamentalmente a los estudiantes de ingeniería, elementos experimentales y mecánicos. El primero permite a los estudiantes desarrollar operaciones mentales como observación, análisis y síntesis de los diferentes componentes en la solución de un problema para represéntalos por medio de una relación matemática, integrando el conocimiento científico básico como modelizador e interpretador y provocando su desarrollo a partir de la necesidad de profundizar el análisis de los problemas básicos de ingeniería que se abordan. El segundo elemento genera conocimientos teóricos sobre sistemas en equilibrio y movimiento que gracias a su aplicación técnica, brindan al estudiante las herramientas necesarias para analizar y resolver problemas propios de la Ingeniería relacionados con sistemas mecánicos. En la formación de Ingeniería es importante reconocer los diferentes aparatos de medición y sus alcances, teniendo en cuenta que las medidas, lejos de ser exactas, conllevan diferentes tipos de errores de medición y estadísticos, lo cual hace que la estimación de los parámetros que caracterizan un sistema también conlleve un margen de error. Aprender estos hechos de los procesos de medición le hará más consciente de los problemas con los que se enfrentará a lo largo del desarrollo de su profesión. Por otro lado durante el desarrollo del curso se proporcionaran a los estudiantes las competencias necesarias para identificar las variables que intervienen en un sistema mecánico y su posterior análisis e interpretación física desde el punto de vista cinemático, dinámico o energético según sea el caso. Finalmente el curso de Física Mecánica será enfocado de acuerdo a las características de los grupos a partir de situaciones problema con el propósito de generar interés y motivación frente a la asignatura y fomentar el desarrollo de habilidades y actitudes para la indagación y generación de nuevo conocimiento. Teniendo en cuenta que los ingenieros ocupan un lugar determinante en el desarrollo de un país pues sus productos deben ser de calidad, utilidad, económicos y compatibles con el medio ambiente. Es así como se plantean los siguientes interrogantes: 1 PROCESO DE GESTIÓN ACADÉMICA CÓDIGO: FT-GA-013 VERSIÓN: 1 MICROCURRÍCULO (SYLLABUS) FECHA: Marzo12 de 2013 ¿Cómo se aplican los conceptos físicos y matemáticos de vectores en el diseño de estructuras? ¿Por qué es tan importante conocer la aplicación de las leyes de Newton a la hora de realizar el diseño y construcción de una estructura? ¿Cómo se aplican los conceptos físicos fundamentales en el diseño, construcción y mantenimiento de dispositivos mecánicos y/o electrónicos? ¿Cómo se relacionan los conceptos físicos de centro de masa, fuerza y velocidad angular, entre otros, en el modelamiento biomecánico de un bípedo? ¿El cuerpo humano es un sistema mecatrónico?, ¿Es posible construir un sistema similar? ¿Por qué es importante el concepto de centro de masa de un cuerpo en la estabilidad de un cuerpo en reposo y movimiento? ¿Si la energía es una variable de vital importancia, cómo podemos implementar procesos mecánicos eficientes, optimizados en el procesamiento y elaboración de alimentos? APLICACIONES EN CONTEXTO 1. Los conceptos de velocidad, aceleración, fuerza y conservación de la energía son básicos para la comprensión de procesos de transformación y adecuamiento mecánico de productos. 2. El diseño de un proceso para la elaboración de un producto, determina la energía que se consume y por lo tanto incide directamente en los costos de producción. 3. El modelado de sistemas en ingeniería depende de sistemas rotacionales y traslacionales basados en la cinemática rotacional y traslacional como también en sistemas electromecánicos e hidromecánicos, soportados en los conceptos físicos de mecánica y electricidad. 4. El estudiante de ingeniería conocerá los fundamentos de la Mecánica Clásica; aplicará los principios básicos de la Estática para resolver problemas de cuerpos en equilibrio; conocerá los diferentes tipos de formas estructurales y las fuerzas aplicada en cada una de ellas. Analizará y graficará los problemas mecánicos resultantes de la acción de fuerzas, aplicará métodos numéricos para solución de sistemas. 5. El estudiante de ingeniería de alimentos desarrollara pensamiento científico y desarrollara habilidades propias de la ciencia como son la experimentación, la verificación y la síntesis de procesos empíricos, tan necesarios en esta carrera. PLAN LECTOR Con base en la Guía Modelo definida por la Dirección del Departamento de Ciencias Básicas, la cual fundamenta la promoción de la lectura, análisis y apreciación de fuentes primarias como textos académicos y de literatura científica que permita el estímulo al debate crítico y la elaboración de textos personales como la reseña crítica estudiantil. En este sentido, se han identificado como propuesta inicial los siguientes textos: SOLER, JOSE. CALCULO DE ERORES Y PRESENTACION DE RESULTADOS. MADRID. OCTUBRE 2008. http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/jsoler/docencia/lab_informaticos/2010/errores.pdf S. GIL Y E. RODRÍGUEZ. FÍSICA RE-CREATIVA http://www.fisicarecreativa.com/guias/capitulo2.pdf NIETO, MAURICIO. HISTORIA DE LA CIENCIA 2 PROCESO DE GESTIÓN ACADÉMICA CÓDIGO: FT-GA-013 VERSIÓN: 1 MICROCURRÍCULO (SYLLABUS) FECHA: Marzo12 de 2013 http://historiadelaciencia-mnieto.uniandes.edu.co/pdf/ISAACNEWTON.pdf MODELAMIENTO, ESTABILIDAD E IMPLICACIONES BIOMECANICAS DE LA CAMINATA BÍPEDA PASIVA CON TRES GRADOS DE LIBERTAD. REVISTA INGENIERÍA E INVESTIGACIÓN VOL. 27 No.2, AGOSTO DE 2007 (77-84).Roa, Villegas y Garzón. http://www.scielo.org.co/pdf/iei/v27n2/v27n2a11.pdf DISEÑO MECATRONICA DE UN ROBOT CARTESIANO ENFOCADO AL CORTE DE PIEZAS DE CALZADO. Ismael Morales Mata, YuTang http://www.mecamex.net/docs/art11.pdf BREVE HISTORIA DE LAINGENIERIA MECANICA. Ingenierías Abril Junio de 2003. Vol. 6 No. 19. Barajas Oscar. http://ingenierias.uanl.mx/19/pdf/brevehistoriadelaing.PDF LA FISICA MECANICA Y EL AMBIENTE ( Relaciones Ciencia, Tecnología, Sociedad y Ambiente -- CTSA--) Se implementará la estrategia formativa del Departamento de Ciencias Básicas: Pedagogía Ambiental de Aula con base en las directrices específicas del Instituto de Estudios y Desarrollo Ambiental (IEDA).En este sentido dicha estrategia compromete académicamente a los estudiante. Así mismo, las salidas pedagógicas darán cuenta de la aplicación que tienen los conceptos estudiados con la realidad ambiental a la que se enfrentan los estudiantes tanto desde el rol de ciudadano común como con el rol profesional. II. III. SÍNTESIS DEL CURSO: El presente curso desarrolla los principales conceptos, principios, teorías físicas e interpretación de resultados experimentales mediante la aplicación de herramientas matemáticas, científicas y tecnológicas que son base fundamental en las asignaturas de formación específica de ingeniería, proporcionando a los estudiantes las competencias básicas en cuanto al diseño e implementación de productos y servicios relacionados con el control y la automatización de procesos industriales así como su impacto en el contexto social y ambiental. El curso de física mecánica es la primera asignatura de física dentro de los planes de estudio. Por lo tanto juega un papel muy importante dentro de su formación ya que les proporciona las primeras herramientas para poder describir y explicar algunos fenómenos y aplicaciones en el campo de la Ingeniería. Durante este curso se presentarán los principios básicos y leyes fundamentales que describen las causas del movimiento de los cuerpos desde un punto de vista clásico. IV. PROPÓSITOSDE FORMACIÓN: GENERAL: Estimular y desarrollar la capacidad de análisis y razonamiento físico del estudiante, mediante la apropiación del conocimiento como resultado de la experiencia, la instrucción, el razonamiento y la observación dé fenómenos físicos relacionados con el estudio de las causas del movimiento y las interacciones mecánicas. Las anteriores competencias contribuyen para que el estudiante se forme como observador, entendedor, experimentador, integrador y verificador de los fenómenos físicos, dentro de su área profesional de trabajo y como defensor del medio ambiente. Que las competencias desarrolladas en el área de formación en física, sirvan como base y estructura para su posterior desarrollo como ingeniero, dentro del contexto de su campo de acción y profesional. Por supuesto, esta contribución a la formación científica y social del estudiante, se corresponde con la filosofía y los principios fecundos hallados en la universidad. 3 PROCESO DE GESTIÓN ACADÉMICA CÓDIGO: FT-GA-013 VERSIÓN: 1 MICROCURRÍCULO (SYLLABUS) FECHA: Marzo12 de 2013 ESPECÍFICOS: Se espera que al final del curso, el estudiante comprenda la importancia de la física en la explicación de sistemas mecánicos a nivel industrial. reconozca la presencia de errores en el proceso de medición y aplique procedimientos estadísticos para el tratamiento de errores experimentales. identifique magnitudes escalares y vectoriales mediante el análisis de sistemas físicos. identifique las características de los movimientos haciendo uso de conceptos básicos, análisis gráfico y el manejo de tablas de datos. prediga el estado de movimiento de un sistema en situaciones concretas a partir de consideraciones dinámicas. aplique los principios de conservación a las situaciones de colisiones en una y dos dimensiones. reconozca que el estudio de los conceptos, leyes y principios básicos de la mecánica clásica le permiten explicar ciertos fenómenos físicos a través de prácticas de laboratorio. utilice y manipule material de laboratorio teniendo en cuenta las recomendaciones de seguridad. V. CONTENIDOS BÁSICOS DEL CURSO: CONTENIDOS CONCEPTUALES Capítulo I. Introducción. 1.1 Relación de la física con los fenómenos naturales. 1.2 Aplicaciones de la teoría de error, análisis mediante el método de mínimos cuadrados. Laboratorios. Reconocimiento del Laboratorio y los elementos básicos de las prácticas. Práctica de teoría de errores, aparatos de medida y tratamiento de datos experimentales. Capítulo II. Vectores y Cinemática. 2.1 Representación de puntos en el espacio (1,2 y 3 dimensiones). 2.2 Sistemas coordenados. 2.3 Vectores en dos y tres dimensiones. 2.4 Magnitudes básicas físicas. 2.5 Notación científica 2.6 Conversión de unidades 2.7 Análisis Dimensional. 2.8 Movimiento en una dimensión: Desplazamiento, Velocidad y Aceleración. Velocidad y aceleración instantánea 2.9 Movimiento uniformemente acelerado 2.10 Caída libre 2.11 Movimiento en dos dimensiones. 2.12 Movimiento Circular. Laboratorios. Prácticas de Movimiento Uniformemente Acelerado, Caída Libre y Movimiento Parabólico. Capítulo III. Dinámica y Leyes de Newton. 3.1 Concepto de Fuerza y fuerzas fundamentales en la naturaleza. 3.2 Descripción vectorial de las fuerzas. 3.3 Leyes de Newton. 3.4 Diagramas de Cuerpo Libre. 3.5 Aplicación de las leyes de movimiento. 3.6 Fuerzas de fricción estática y dinámica 3.7 Equilibrio traslacional. 3.8 Torque. 3.9 Equilibrio Rotacional. 3.10 Aplicaciones Laboratorios. Prácticas de Leyes de Newton y Fuerza de Fricción. Ley de Hooke y Equilibrio. 4 PROCESO DE GESTIÓN ACADÉMICA CÓDIGO: FT-GA-013 VERSIÓN: 1 MICROCURRÍCULO (SYLLABUS) Capítulo IV. Trabajo y Energía. 4.1 Trabajo realizado por una fuerza constante. 4.2 Tipos de energía (cinética, potencial gravitatoria, potencial elástica) 4.3 Fuerzas conservativas y no conservativas 4.4 Conservación de la energía fuerzas conservativas 4.5 Conservación de la energía fuerzas no conservativas 4.6 Aplicaciones Laboratorios. Sistemas conservativos y No conservativos, Energía potencial y cinética. Capítulo V. cantidad de movimiento e impulso. 5.1 Cantidad de movimiento e impulso 5.2 Conservación de la cantidad del movimiento. 5.3 Colisiones elástica e inelástica en una y dos dimensiones 5.4 Centro de masa Laboratorios. Colisiones elásticas e inelásticas. FECHA: Marzo12 de 2013 CONTENIDOS ACTITUDINALES 6.1 Manejando responsablemente el tiempo destinado al estudio e investigación independiente. 6.2 Respetando a sus compañeros y docentes. 6.3 Entendiendo la importancia del trabajo en grupo para un mejor entendimiento de los diferentes temas a evaluar. 6.4 Empezando a pensar de una forma más analítica y profundo acerca de diferentes tópicos referentes a la Biofísica y Bioestadística. 6.5 Aprendiendo a sintetizar y transmitir información esencial de los temas mediante prácticas de exposición. 6.6 Adquiriendo actitudes amigables con el ambiente VI. COMPETENCIAS A DESARROLLAR: 1. COMPETENCIA UNIAGRARISTA El estudiante construye posturas críticas frente a las problemáticas ambientales para que, desde su ejercicio profesional, aporten al desarrollo sustentable del país, a través de espacios de reflexión propuestos desde la asignatura. 2. COMPETENCIA DEL DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS El estudiante integra el pensamiento científico a su quehacer, mediante el análisis de eventos consistentes con modelos y teorías científicas, interpretando e implementando procedimientos y estrategias que permitan la resolución de problemas. 3. COMPETENCIA POR ÁREA ESPECÍFICA – ÁREA FÍSICA El estudiante resuelve situaciones problématica en contextos específicos de las ingenierías y/o las ciencias agrarias, asociadas al estudio de las causas del movimiento e interacciones, aplicando herramientas teórico- prácticas propias de la física. VII. RUTA METODOLÓGICA: El modelo pedagógico UNIAGRARISTA incorpora los enfoques que conducen a la formación por competencias para el ejercicio de una profesión. 5 PROCESO DE GESTIÓN ACADÉMICA CÓDIGO: FT-GA-013 VERSIÓN: 1 MICROCURRÍCULO (SYLLABUS) FECHA: Marzo12 de 2013 Desde esta perspectiva se busca que el estudiante desarrolle habilidades de pensamiento, de observación, identificación, relación, comparación, interpretación, argumentación, aplicación y planteamiento de alternativas de solución; destrezas y disposiciones específicas, elementales y complejas para enfrentar los desafíos relacionados con el objeto de estudio de las diferentes disciplinas. Así mismo, se busca que el estudiante, al desarrollar las competencias, valore la formación recibida y asuma con confianza el tránsito del mundo académico al mundo de trabajo. Los contenidos básicos del curso servirán como pretexto para alcanzar las competencias establecidas anteriormente, mediante dos ejes fundamentales: Los contenidos teóricos se imparten mediante clases presenciales donde se irán desarrollando, a través de sesiones de ejercicios los contenidos de la asignatura. Durante el desarrollo de la clase, los estudiantes pueden formular preguntas sobre los contenidos abordados, al final de la clase o en los espacios de tutoría ofrecidos por el departamento cuando el estudiante lo requiera o el profesor lo remita. Los contenidos prácticos de la asignatura se llevan a cabo en el laboratorio de física con la supervisión y ayuda del profesor; en las prácticas de tipo experimental, el estudiante participará activamente en el manejo instrumental, toma de datos y como producto final se espera que genere un informe o artículo con los resultados de la práctica bajo los criterios previamente establecidos por el docente. Finalmente serán incorporadas algunas herramientas computaciones como simulaciones, videos y el uso de la plataforma virtual de UNIAGRARIA como apoyo adicional para el desarrollo del curso. VIII. ESTRATEGIAS Y PROCESOS DE EVALUACIÓN DE COMPETENCIAS: Partiendo de la comprensión de la evaluación como acción permanente, que se constituye de tres etapas fundamentalmente, inicial, procesual y final, y que sienta su sentido en su papel transformador, la evaluación se desarrollará a través de estrategias que evidencien el progreso de los estudiantes en la construcción y comprensión conceptual. En este sentido, las actividades de aprendizaje, la participación, la retroalimentación y la evaluación final son los eventos e instrumentos a través de los cuales se llevará a cabo este proceso. Cuadro de criterios de evaluación Aspecto Parciales y quices Talleres Excelente (5-4,5) Tiene claros todos los conceptos, se evidencia que domina las competencias por encima del promedio Demuestra altos niveles de consulta e investigación y resuelve las actividades por encima de lo exigido, haciendo conclusiones coincidentes con leyes y principios Sobresaliente (4,4-3,8) Realiza las actividades al pie de la letra, demuestra dominio de los conceptos haciendo esfuerzos y mostrando interés Logra hacer la actividad, consulta como ejecutar la actividad, hace esquemas y saca conclusiones Cumple satisfactoriamen te (3,7 – 3,0) Hace las actividades planteadas sin profundizar en el tema y les cuesta dominar los conceptos básicos. Resuelve las actividades de manera superficial, sin emitir conclusiones y se le dificulta realizarlas Cumple insatisfactoriame nte (2,9-1,0) No hace las actividades planteadas completas, además no demuestra interés Resuelve las actividades de manera superficial e incompleta No cumple (0,9 -0,9) No asiste a las clases, asiste a clase pero no entrega actividades No asiste a las clases, asiste a clase pero no entrega actividades 6 CÓDIGO: FT-GA-013 PROCESO DE GESTIÓN ACADÉMICA VERSIÓN: 1 MICROCURRÍCULO (SYLLABUS) Informes de Laboratorio y propuestas de investigación Realiza informes con normas de IEEE, tiene en cuenta las referencias, hace esquemas, coloca evidencias de consulta, realiza análisis explicando resultados a la luz de la teoría y sus conclusiones son concordantes con los objetivos y las discusiones previas Participación Es dinámico, da ejemplos, contextualiza, organiza la información y referencia Realiza los informes, haciendo análisis incipientes, sus conclusiones no son coherentes con los objetivos, se observa que consulta, pero no utiliza normas de IEEE completamente. Participa eventualmente, aporta buenos elementos, presta atención a las distintas participaciones. FECHA: Marzo12 de 2013 Realiza el informe Superficialmente, haciendo análisis muy simples, sin conclusiones o sin correspondencia con los análisis y los objetivos, además sin seguir las normas de IEEE. No presenta evidencias No realiza el informe según la norma , sin evidencias no realiza análisis de resultados, y emite conclusiones que no son coherentes con los objetivos ni con las discusiones previas Está presente. Presta poca atención a las distintas participaciones. No participa, pero asiste a clase No asiste a las clases, asiste a clase pero no entrega actividades, sin referencias No asiste a las clases, asiste a clase pero no entrega actividades IX. BIBLIOGRAFÍA: BÁSICA: Autor Serway-Jewett Tipler, P.A. Título Física I para Ciencias e Ingeniería Editorial Thomson Ciudad México Año 2005 Física Reverté México 1985 Resnick-Halliday Física Pearson México 2002 Autor Gettis-Keller Título Física para ciencias e ingeniería I Editorial Mc. Graw Hill Ciudad México Año 2005 Giancoli Física para ciencias e ingeniería I Pearson Mexico 2008 COMPLEMENTARIA: X. CIBERGRAFÍA: REVISTAS ELECTRÓNICAS: 1. Revista Colombiana de Físicahttp://revcolfis.org/ojs/index.php/rcf 2. Revista Ingeniería e Investigación. Universidad Nacional de Colombiahttp://www.revistaingenieria.unal.edu.co/ BASES DE DATOS: http://www.fisicarecreativa.com/sitios_vinculos/fisica_sg_vinc/physics_sg1.htm PÁGINAS WEB: Clases de física en línea. http://ocw.mit.edu/OcwWeb/Physics/8-01Physics-IFall1999/CourseHome/index.htm Demostraciones de física en línea. http://www.mip.berkeley.edu/physics/physics.html. 7 CÓDIGO: FT-GA-013 PROCESO DE GESTIÓN ACADÉMICA VERSIÓN: 1 MICROCURRÍCULO (SYLLABUS) FECHA: Marzo12 de 2013 Sistema de unidades y constantes de la física. http://www.physics.nist.gov/cuu/Units/introduction.html Física por ordenadorhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htm Simulaciones de Física por http://phet.colorado.edu/en/simulations/category/new internet (Universidad de Colorado) Universo mecánico https://www.youtube.com/results?search_query=universo%20mecanico&sm=3 DATOS DEL PROFESOR: Nombre profesor del Perfil profesional Correo electrónico Celular JUAN SALCEDO, SONIA FAJARDO, WILKEN RODRIGUEZ, MAICOL CÁRDENAS FÍSICO O LICENCIADO EN FÍSICA CON ESTUDIOS DE POSGRADO EN EL ÁREA . [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected] TEL: 667 15 15 EXT 194 CEL: 313 294 81 60 Horario de atención a estudiantes Lugar Fecha de elaboración MARZO DE 2013 Fecha de actualización 29 DE ENERO DE 2015 S.A.D. Revisó JAVIER ENRIQUE CORTES 8