Parcelación del curso - Universidad del Norte

FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA – UNIVERSIDAD DEL NORTE
1
Parcelación del curso 1. Identificación del curso
División
CIENCIAS BÁSICAS.
Departamento
FÍSICA.
Nombre del curso
FÍSICA MECÁNICA.
Código del curso
FIS 1023
Nivel del curso
PREGRADO.
Requisitos
MAT 1101
Co – requisitos
NO.
Número de créditos del curso
4
No. de horas teóricas por semanas
3
No. de horas prácticas por semanas
2
No. de horas por semana de trabajo
10
independiente del estudiante
Número de semanas
16
NRC
3482, 3483, 3484, 3485, 3487, 3488, 3489, 3490, 3491,
3492, 3493, 3494, 3495, 3496, 3497, 3498, 3499, 3500,
3501, 3502, 3503, 3504, 3506, 3507, 3508, 3509, 3510,
3511, 3512, 3513, 3514, 3515, 3516, 3517, 3518.
Nombre del profesor (es):
Roque Lobo Torres, Alfredo Lora Meléndez, Luis Otero
Díaz, Juan Carlos Ortiz R., Juan Restrepo López, Mario
Conde Frias, Oscar Álvarez González, Carlos Pinilla
Castellanos, Juan Miranda Crespo, Donaldo Caballero
Maldonado, Emilio Solano De La Cruz, Gustavo Martínez
Castañeda, Hayzar Hernández Bustos, Juan Domínguez
Meza, Luz Mery Ramírez Montes, Octavio Ruiz Chimá,
Pedro Castro Diago.
Ubicación del profesor (es)(Oficina, email)
Departamento de Física.
FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA – UNIVERSIDAD DEL NORTE
Horario de atención:
2
Acordado con el profesor.
2. Descripción de la asignatura
En este curso se desarrolla la mecánica, (cinemática, dinámica y conservación de la energía
mecánica), de traslación y de rotación de cuerpos rígidos. Se hace énfasis en la aplicación de estos
conceptos en la solución de problemas prácticos y de situaciones de la cotidianidad y en la
formación de habilidades relacionadas con el trabajo experimental. Se espera que los alumnos
construyan significados de estos los conceptos y desarrollen habilidades procedimentales con el
trabajo práctico que les permita su desempeño en los cursos posteriores.
3. Justificación
La presencia de esta asignatura en el plan de estudio de todos los programas de ingeniería se
justifica porque contribuye la formación de competencias básicas: cognitivas, procedimentales y
actitudinales que los alumnos requieren para la comprensión de algunas asignaturas del área
profesional; competencias de tipo personal relacionadas con la ética y competencias de tipo
intrapersonal relacionadas con la comunicación y el trabajo en equipo.
4. Competencia a desarrollar
Competencia básica institucional.
Competencia profesional.
5. Objetivo general del curso
Este curso se orientará a:
Con el curso física mecánica, integrado con las actividades prácticas de laboratorio, se espera que los
estudiantes adquieran las competencias para resolver problemas, para explicar hechos y situaciones de
su entorno y para facilitar el aprendizaje de cursos más avanzados de la carrera.
FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA – UNIVERSIDAD DEL NORTE
3
6. Resultados de aprendizaje
Al finalizar el curso, los estudiantes deben estar en capacidad de:
Dimensión de la competencia
Resultado de aprendizaje
•
Interpretar los conceptos y las Leyes de la Mecánica
y aplicarlas en la comprensión, el análisis y la
evaluación de situaciones físicas, así como en la
solución de problemas.
•
Aplicar los conocimientos de la mecánica a la
solución e interpretación de problemas relacionados
con la ingeniería.
Elaborar significado e interpretar dimensiones de las
distintas cantidades físicas desarrolladas durante el
curso.
Utilizar la notación adecuada asociada a las
diferentes cantidades físicas tratadas durante el
curso.
Utilizar las técnicas de manipulación adecuadas en
el laboratorio, para analizar y evaluar hipótesis,
problemas y predicciones en condiciones de
seguridad.
Conocimientos (saber conocer)
•
Habilidades (saber hacer)
•
•
Actitudes (saber ser)
•
Demostrar las aptitudes personales de cooperación,
perseverancia y responsabilidad durante el
desarrollo de las actividades programadas.
FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA – UNIVERSIDAD DEL NORTE
4
7. Programación del curso
UNIDAD I. CINEMÁTICA DE LA PARTÍCULA EN UNA Y DOS DIMENSIONES (25
horas).
Sem
Fechas
Lectura
Temas
Actividades: Quices,
laboratorios, talleres, otros.
Ejercicios propuestos
Laboratorio 1:
Introducción
DataStudio.
Mediciones y análisis gráfico.
27 de Julio
al 1 de
Agosto.
1
1.1
1.6
a
Cantidades físicas. Mediciones directas e
indirectas en el laboratorio. Análisis
gráfico.
Aplicaciones de los criterios de
cálculos de error y análisis
gráficos
para
analizar
los
resultados
de
mediciones
directas e indirectas en el
laboratorio.
Capítulo 1
P1.3 – P1.4 – P1.5 – P1.8
– P1.9 – P1.10 – P1.11
Capítulo 1
P1.13 – P1.15 – P1.16 P1.17 –P1.26
2
3 de Agosto
al 8 de
Agosto.
1.7
1.10
a
Sistemas de unidades. Composición y
descomposición de vectores.
2.1
2.3
a
Desplazamiento, tiempo y velocidad
media.
Presentación de guías de trabajo
individual y grupal para ser
resueltas e intercambiadas para
su autocorrección.
Resolución
aplicación
rectilíneo.
de ejercicios de
de
movimiento
Problemas
1.2 – 1.4 - 1.6 – 1.7 – 1.28
– 1.29 - 1.35 - 1.54 – 1.66
– 1.75
Capítulo 2
P2.1 – P2.2 – P2.4 – P2.9 P2.13
Problemas
2.4 - 2.9 - 2.11 - 2.15 –
2.60
Capítulo 2
Laboratorio 2:
Movimiento
acelerado.
3
2.4
2.5
a
3.1
3.3
a
10
de
Agosto
al
15
de
Agosto.
Cuerpo en caída libre, como una
aplicación del movimiento en una
dimensión con aceleración constante.
Movimiento en dos dimensiones.
Movimiento de proyectiles.
uniformemente
Observar
y
analizar
el
movimiento rectilíneo de un
carrito que se desliza por un
plano inclinado, visto por un
observador en reposo, utilizando
para ello las gráficas de posición
vs tiempo, velocidad vs tiempo,
aceleración vs tiempo.
Q1 (Cantidades físicas, análisis
dimensional y conversión de
unidades)
P2.10 - P2.12 – P2.15 P2.17 – P2.20 – P2.21
Problemas
2.23 – 2.30 – 2.32 – 2.44 –
2.69 - 2.70 – 2.74 – 2.77 2.87
Capitulo 3
P3.3 – P3.4 – P3.5 – P3.6
– P3.8 – P3.16
Problemas
3.21 – 3.23 – 3.52 -3.60 3.65 - 3.67
FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA – UNIVERSIDAD DEL NORTE
5
Capítulo 3
P3.10 – P3.11 – P3.12
3.4
4
18
de
Agosto
al
22
de
Agosto.
9.1
Movimiento circular.
Desplazamiento, velocidad y aceleración
angular como vectores.
Q2 (cinemática en una y dos
dimensiones).
Obtención de la aceleración en
una gráfica velocidad vs tiempo o
una gráfica posición vs tiempo
Problemas
3.25 – 3.26 – 3.27 – 3.29
Capítulo 9
P9.1 – P.9.3 - P9.6 – P9.7
Problemas
9.2 – 9.3 - 9.6 – 9.8 - 9.61
– 9.63
Capítulo 9
5
24
de
Agosto
al
29
de
Agosto.
P9.8 - P9.21
9.2 a
9.3
Componente radial y acimutal del
movimiento de una partícula en un plano.
Ejercicios de movimiento circular.
Problemas
9.10 – 9.15 – 9.24 – 9.27 –
9.67 – 9.70
PRIMER EXAMEN PARCIAL (Unidades I)
UNIDAD II. DINÁMICA DE LA PARTÍCULA (20 horas)
Sem
Temas
Fechas
Actividades: Quices,
laboratorios, talleres, otros.
Capítulo 4
Laboratorio 3:
6
7
31 de
Agosto al 5
de
Septiembre.
7 de
Septiembre
al 12 de
Septiembre.
4.1 a
4.6
Fuerza e interacciones. Leyes de
Newton.
Diagramas de cuerpo libre.
Segunda Ley de Newton.
Resolución de problemas que
identifique las fuerzas que actúan
sobre un cuerpo, así como sus
características, y explicar las
leyes de la Dinámica a las que
obedecen.
Problemas
Laboratorio 4:
Capítulo 5
Tercera Ley de Newton.
P5.1 – P5.4 - P5.6 – P5.7 –
P5.10 – P5.19 – P5.20 –
P5.21 - P5.24
Q1 (Leyes de Newton)
5.1 a
5.3
Aplicaciones de las leyes de Newton.
P4.1 – P4.2 – P4.3 - P4.5 –
P4.7 – P4.13 – P4.15 P4.25 – P4.28 – P4.32 P4.39
Dibujar las fuerzas que actúan
sobre un cuerpo en movimiento,
justificando el origen de cada
una, e indicando las posibles
interacciones del cuerpo en
relación con otros cuerpos.
4.5 - 4.10 - 4.20 – 4.23 –
4.24 – 4.47 - 4.52 - 4.54 4.55 - 4.57
Problemas
5.8 – 5.16 – 5.33 – 5.35 –
5.45 - 5.51 – 5.57 - 5.68 –
5.73 – 5.89 - 5.94 - 5.100 –
5.120
FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA – UNIVERSIDAD DEL NORTE
8
14 de
Septiembre
al 19 de
Septiembre.
9
21 de
Septiembre
al 26 de
Septiembre.
6
Q2 (Leyes de Newton aplicada al
movimiento circular uniforme).
5.4
Resolución de problemas de
aplicación de las leyes de
Newton a problemas de la vida
real.
Dinámica del movimiento circular.
SEGUNDO EXAMEN PARCIAL (Unidad II)
UNIDAD III. TRABAJO, ENERGÍA Y MOMENTO LINEAL. (20 horas)
Actividades:
Sem
Fechas
Temas
10
28 de
Septiembre
al 3 de
Octubre.
Trabajo realizado por fuerzas constantes
y variables. Potencia. Energía cinética.
Teorema del trabajo y la energía cinética.
Energía potencial gravitacional y elástica.
6.1 a
7.2
Quices, laboratorios, talleres,
otros.
Laboratorio 5:
Teorema
Energía.
del
Capítulo 6
trabajo
y
la
P6.2 – P6.3 – P6.4 – P6.8
– P6.10 – P6.12 – P6.13 –
P6.20 – P6.24
Problemas
Q1 (Teorema del trabajo y la
energía cinética).
11
5 de
Octubre al
7 de
Octubre.
Fuerzas
conservativas
conservativas.
7.3
7.5
a
y
no
Conservación de la energía mecánica
total. Trabajo realizado por fuerzas no
conservativas. Relación entre fuerzas
conservativas y energía potencial.
Diferenciar
entre
trabajo
mecánico y trabajo fisiológico.
Explicar que el trabajo consiste
en la transmisión de energía de
un cuerpo a otro mediante una
fuerza. Identificar la potencia con
la rapidez con que se realiza un
trabajo y explicar la importancia
que esta magnitud tiene en la
industria y la tecnología.
Laboratorio 6:
12
13
13 de
Octubre al
17 de
Octubre.
19 de
Octubre al
24 de
Octubre.
Teorema
del
momento lineal
8.1 a
8.2
8.3 a
8.5
Cantidad de movimiento lineal e impulso.
Conservación de la cantidad de
movimiento lineal.
Choques elástico e inelástico en una
dimensión. Centro de masa.
6.4 – 6.17 – 6.38 – 6.41 6.50 – 6.65 – 6.66 – 6.81 –
6.85 – 6.95
Capítulo 7
P7.1 – P7.2 – P7.3 – P7.8
– P7.10 – P7.12 – P7.14 P7.15
Problemas
7.6 – 7.9 – 7.41 – 7.42 –
7.47 – 7.49 - 7.55 – 7.63 7.65 - 7.81
Capítulo 8
impulso
y
Taller de ejercicios: sobre
aplicaciones de la conservación
de la cantidad de movimiento
lineal para un sistema de
partículas.
Q2 (Conservación de la energía
y colisiones)
TERCER EXAMEN PARCIAL (Unidad III)
UNIDAD IV. ROTACIÓN DE CUERPOS RÍGIDOS Y ESTÁTICA DEL SÓLIDO RÍGIDO (15 horas)
P8.1 – P8.2 – P8.4 – P8.6
– P8.7 – P8.9 – P8.12 –
P8.14 - P8.23 – P8.24 –
P8.25
Problemas
8.1 – 8.21 – 8.22 – 8.38 –
8.42 – 8.44 - 8.47 – 8.78 –
8.106
FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA – UNIVERSIDAD DEL NORTE
7
Actividades:
Sem
Fechas
Temas
Quices, laboratorios, talleres,
otros.
Capítulo 9
14
26 de
Octubre al
31 de
Octubre.
9.4
10.2
a
Momento de inercia. Energía rotacional.
Teorema de los ejes paralelos. Momento
de torsión. Momento de torsión y
aceleración angular de un cuerpo rígido.
Resolución de problemas de
aplicación a ejemplos reales de
la tecnología, la ciencia, los
deportes y la vida diaria.
P9.10 – P9.14 - P9.17 –
P9.18 – P9.19 – P9.21
Problemas
9.30 – 9.36 - 9.49 – 9.50 –
9.68 – 9.71 - 9.82 – 9.83 –
9.85 - 9.86 – 9.87 – 9.88
Capítulo 10
15
3 de
Noviembre
al 7 de
Noviembre.
10.3
10.6
a
Rotación de un cuerpo rígido sobre un
eje móvil. Movimiento de rodamiento de
un cuerpo rígido. Trabajo y potencia en
movimiento rotacional. Cantidad de
movimiento angular. Conservación de la
cantidad de movimiento angular.
Técnicas para resolución de los
problemas seleccionados por el
profesor.
Q1 (Rotación de cuerpo rígido)
P10.21 – P10.22 – P10.25
- P10.26 – P10.27 –
P10.31
Problemas
10.7 – 10.21 – 10.28 –
10.43 –
10-45 –10.51 10.67 – 10.71 -10.80 –
10.93 - 10.95 – 10.96
Capítulo 11
16
9 de
Noviembre
al 14 de
Noviembre.
11.1
11.3
a
Condiciones del equilibrio. Centro de
gravedad. Resolución de problemas de
equilibrio de cuerpos rígidos
P11.1 – P11.2 – P11.3 –
P11.5 – P11.6 – P11.7 –
P11.14 - P11.16
Ejemplos de equilibrio estático.
Problemas
11.10 – 11.13 – 11.18 11.45 – 11.50 – 11.51 –
11.76 – 11.82
17 de
Noviembre
al 25 de
Noviembre.
EXAMEN FINAL (Unidad IV)
FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA – UNIVERSIDAD DEL NORTE
8
8. Opciones Metodológicas-Actividades de aprendizaje
Con la siguiente metodología se pretende alcanzar los objetivos propuestos.
• El alumno debe leer previamente el tema a manejar por el profesor
• Exposición de los temas por parte del profesor, estimulando la participación del
estudiante por medio de preguntas-guía y problemas modelos. (L1)
• Programación de clases prácticas que impliquen discusión y resolución de
preguntas y problemas modelos, se hará énfasis en el uso del lenguaje científico
apropiado para la descripción de las situaciones. (L2)
• Asignación de lecturas complementarias (en español o inglés) a través del
catálogo web de la asignatura, revisiones bibliográficas y problemas para su
estudio o resolución como trabajo fuera de clase, que serán evaluadas en clase
mediante quices, foros o mesas redondas o la estrategia que el profesor considere
conveniente para la discusión (L3).
• Asignación de actividades que serán desarrolladas en grupo, en clase o por fuera
de ellas a criterio del profesor y que pueden ser evaluadas con la estrategia que
el profesor considere conveniente para la discusión (L2).
• Asignación de material complementario (en español o inglés) a través del catálogo
WEB de la asignatura, y eventualmente, a criterio del profesor, se podrán
desarrollar módulos en AULA VIRTUAL (L2, L6).
• Realización de prácticas de laboratorio de carácter demostrativo por parte del
profesor que ayuden al estudiante a apropiarse de los conceptos tratados.
También, los estudiantes, en grupos de 4, realizarán experiencias en el
laboratorio, bajo la supervisión del profesor. Cada grupo rendirá un informe de la
respectiva práctica, en la forma que exija su profesor.
9. Evaluación
La calificación neta del curso está dividida en cuatro cortes, cada uno con la misma
valoración. Esto es 25% de la calificación total.
Cada uno de los tres primeros cortes será evaluado de la siguiente manera:
•
•
Un examen escrito, en el cual se podrán incluir problemas de aplicación y/o preguntas
de selección múltiple relativas a todo material (tanto teórico como experimental),
desarrollado durante el corte. Este examen, constituye el 70% de la calificación del
corte.
El 30% restante, lo constituye el promedio resultante de las calificaciones de los dos
informes de laboratorios (obligatorios), los quices (obligatorios), controles de lecturas y
tareas, si los hubiese, que tengan lugar durante el corte.
La calificación correspondiente al cuarto y último corte, la constituye un quiz que puede
ser través del catálogo web con un porcentaje de 10% del corte y un examen final de la
asignatura que corresponde al 90% restante.
FORTALECIMIENTO DE LA FORMACIÓN BÁSICA – UNIVERSIDAD DEL NORTE
Evidencia de
aprendizaje
Periodo de la evaluación
9
Temas
Ponderación
de la
evaluación
Primer parcial
Quinta semana de clases.
Unidad I
25%
Segundo parcial
Novena semana de clases.
Unidad II
25%
Tercer parcial
Decimotercera semana de clases.
Unidad III
25%
Examen final
El examen final se llevará a cabo en la
fecha, hora y sitio determinado por la
Universidad.
Unidad IV
25%
10. Bibliografía
Bibliografía Básica
TEXTOS GUIAS:
1. Sears, F.; Zemansky, M.; Young, H.; Freedman, R. Física Universitaria, Vol. 1.
Décimo tercera edición. México, Addison Wesley Longman, 2004. 864p, ISBN: 978607-442-288-7.
2. Miranda, J.; Lobo, R.; Castro, D., Mendoza, A. Garcerant, O.; Manual de
Laboratorio de Física Mecánica. Tercera Edición. Ediciones Uninorte. ISBN 978-958741-245-1.
Bibliografía complementaria:
1. Ohanian, Hans C.; Markert, John T.; Física para Ingeniería y Ciencias. Tercera
edición. Volumen 1. McGraw-Hill, 2009. ISBN: 0-0393-97422-7.
2. Serway, R.; Beichner, R. Física. Para estudiantes de ciencias e ingeniería. Vol. 1.
5ª edición. México: McGraw-Hill, 2009. ISBN: 0-03-020968-4.
3. Halliday, Resnick, Krane. Física. 5a. ed. México: CECSA. 2002, 566 p, ISBN 97024-0257-3.