VICE-RECTORADO ACADÉMICO CARRERA: INGENIERÍA AMBIENTAL

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1 VICE-RECTORADO ACADÉMICO CARRERA: INGENIERÍA AMBIENTAL
UNIVERSIDAD DE FALCÓN U D E F A VICE-RECTORADO ACADÉMICO CARRERA: INGENIERÍA AMBIENTAL PROGRAMA INSTRUCCIONAL DE FÍSICA I Diseño y Componentes Profesores. Ing. Edgar Vargas Lic. José Petit PUNTO FIJO, JUNIO DEL 2.004

2 UNIDAD CURRICULAR: FÍSICA I PROFESORES: Lic. José Rafael Petit
UNIVERSIDAD DE FALCÓN U D E F A VICE-RECTORADO ACADÉMICO CARRERA: INGENIERÍA ELECTRÓNICA UNIDAD CURRICULAR: FÍSICA I CODIGO: EBO2013 COMPONENTE BÁSICO PRIMER SEMESTRE DISEÑO INSTRUCCIONAL PROPUESTO EN JUNIO DEL 2.004 PROFESORES: Lic. José Rafael Petit Ing. Edgar A. Vargas L UNIDADES DE CREDITO: 3 UC HORAS DEL CURSO: 48 HORAS HORAS TEÓRICAS / SEMANA: HORAS PRACTICAS / SEMANA: 0 HORAS DE LABORATORIO / SEMANA: 0 FECHA DE ELABORACIÓN DEL PROGRAMA: Junio del 2.004 APLICADO A LAS COHORTES: ____________________________ FECHA DE EVALUACIÓN DEL PROGRAMA:_________________ PUNTO FIJO, JUNIO DEL 2.004

3 OBJETIVOS DE LA CARRERA Formar ingenieros con sólida formación científica, tecnológica y humanística preparados para diseñar, construir, seleccionar, operar y mantener dispositivos electrónicos utilizados principalmente en la investigación, industria, computación y comunicación en general, para mejorar procesar y transmitir la información confiable y segura que la sociedad espera. PERFIL PROFESIONAL El profesional egresado del Programa de Ingeniería Electrónica de la Universidad de Falcón denota una alta formación integral, que literalmente se entiende como un profesional con amplios y sólidos conocimientos de los Sistemas de Automatización, Telemática y Técnicas Digitales para dar solución problemas y necesidades en el ámbito nacional e internacional. A su vez demuestra un alto compromiso social y humanístico con gran sentido ético y humano

4 INTRODUCCIÓN La unidad curricular física I, presenta los fundamentos y aplicaciones de la física clásica; todo esto enmarcado por las leyes y principios físicos que deben ser del conocimiento de los estudiantes de la carrera de Ingeniería Electrónica. La Unidad I se inicia con la reseña historia de la Física y con el estudio la unidades de medición y sus equivalencias. La Unidad II aborda la descripción del movimiento de la partícula en una dimensión; sin tomar en cuenta sus causas. La Unidad III prosigue con el estudio del movimiento de la partícula pero ahora en dos dimensiones; igualmente sin tomar en cuenta las causas que lo producen. La Unidad IV estudia las leyes del movimiento y sus aplicaciones; es aquí donde se abordan las causas del movimiento. Luego en la Unidad V se analiza el movimiento desde el punto de vista de la conservación de la energía. Finalmente la Unidad VI se estudia el movimiento de acuerdo al principio de conservación de la cantidad de movimiento y de la energía. Cabe destacar que estos conocimientos fundamentales serán utilizados en otras cátedras afines, para desarrollar métodos de ingeniería de variadas aplicaciones. Además el análisis de diferentes problemas planteados relacionados con la ingeniería, que serán abordados por los grupos de trabajo a través nuevas estrategias didácticas como talleres, investigación documental, exposiciones y asignaciones especiales contribuirá a fomenta valores como la responsabilidad, la ética profesional y el compañerismo. OBJETIVO GENERAL Propiciar condiciones y medios académicos que permitan capacitar al estudiante con los conocimientos y habilidades intelectuales fundamentales, relacionadas con los principios físicos. Todo según los requerimientos indispensables para el estudiante de ingeniería electrónica; conocimientos que luego serán aplicados en otras unidades curriculares más avanzadas y futuras experiencias profesionales en su campo.

5 UNIDAD I: FÍSICA Y MEDICIONES
OBJETIVOS ESPECÍFICOS Analizar la evolución histórica de la Física, tomando los aspectos más resaltantes para establecer sus propias conclusiones Conocer el método y objeto de la Física. Comprender la importancia de la Física para la Ingeniería Electrónica Definir las unidades de longitud, masa y tiempo en los sistemas SI, técnico inglés y cgs. Comprender la importancia de unificar internacionalmente la utilización del SI. Discutir la importancia de trabajar las ecuaciones físicas tomando en cuenta las unidades de medición en un mismo sistema Resolver problemas de conversión de unidades de un sistema a otro utilizando las tablas de factores de conversión. Establecer el principio de homogeneidad dimensional Analizar la homogeneidad dimensional de expresiones Físicas Diferenciar una cantidad escalar de una cantidad vectorial a través de ejemplos de aplicación Resolver problemas de aplicación de análisis dimensional Definir a un vector a través de ejemplos de aplicación Resolver problemas de adición de vectores, a través de métodos trigonométricos y analíticos CONTENIDO UNIDAD I: FISICA Y MEDICIONES INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA - PATRONES DE LONGITUD, MASA Y TIEMPO - SISTEMAS DE MEDICIÓN - FACTORES DE CONVERSIÓN - ANALISIS DIMENSIONAL - DIFERENCIAS ENTRE CANTIDADES ESCALARES Y VECTORIALES DEFINICÓN DE VECTOR OPERACIONES DE ADICIÓN Y SUSTRACCIÓN DE VECTORES

6 UNIDAD II: CINÉMATICA DE LA PARTÍCULA EN UNA DIMENSIÓN
OBJETIVOS ESPECÍFICOS Definir la Cinemática como parte de la física Comprender el concepto de movimiento en un dimensión Definir el MRU y MRUA Describir físicamente ejemplos sencillos de MRU, MRUA Definir desplazamiento, velocidad y aceleración. Establecer diferencias, semejanzas entre estas magnitudes Diferenciar entre velocidad instantánea y velocidad media Diferenciar entre aceleración instantánea y aceleración media Mediante discusión en grupo establecer criterios de análisis metodológicos para interpretar las representaciones gráficas del movimiento (x-t , v-t, a-t) Calcular la velocidad instantánea, el desplazamiento y la posición en representaciones gráficas del movimiento Identificar todas las ecuaciones y constantes que relacionan el desplazamiento, la velocidad, la aceleración y el tiempo Aplicar estas ecuaciones y constantes en la resolución de problemas de MRU, de MRUA y de Caída Libre CONTENIDO UNIDAD II: CINEMÁTICA DE LA PARTÍCULA EN UNA DIMENSIÓN CONCEPTOS DE DESPLAZAMIENTO VELOCIDAD Y RAPIDEZ CONCEPTOS DE VELOCIDAD MEDIA Y VELOCIDAD INSTANTANEA CONCEPTOS DE ACELERACIÓN MEDIA Y ACELERACIÓN INSTANTANEA MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME ( M R U ): Fórmulas, gráficas y ejemplos MOVIMIENTO RECTILINEO CON ACELERACIÓN CONSTANTE ( M R U A ): Fórmulas , gráficas y ejemplos CAÍDA LIBRE: Fórmulas y ejemplos

7 UNIDAD III: CINEMÁTICA DE LA PARTÍCULA EN DOS DIMENSIONES
OBJETIVOS ESPECÍFICOS Definir correctamente el vector posición Aplicar el análisis trigonométrico para determinar el vector resultante de dos o tres vectores dados (“ley de los senos” y “ley de los cosenos”) Aplicar el método de las componentes para determinar el vector resultante de dos o tres vectores dados Establecer las fórmulas necesarias para describir el lanzamiento de proyectiles Analizar el movimiento de proyectiles teniendo en cuenta que los movimientos horizontal y vertical son independientes Establecer las fórmulas necesarias para describir el movimiento circular uniforme Analizar el movimiento circular uniforme teniendo en cuenta que una partícula que se mueve en trayectoria circular con una velocidad constante posee una aceleración centrípeta Discutir la resolución de problemas propuestos por el docente referentes a los temas lanzamiento de proyectiles y el movimiento circular uniforme Visualizar mediante discusión en equipo las variadas aplicaciones del lanzamiento de proyectiles y del movimiento circular al campo de la Ingeniería electrónica CONTENIDO UNIDAD III: CINEMÁTICA DE LA PARTÍCULA EN DOS DIMENSIONES VECTOR POSICIÓN: Concepto y ejemplos LEY DE LOS SENOS Y LEY DE LOS COSENOS: Enunciado y aplicación APLICACIÓN DEL ALGEBRA VECTORIAL POR MÉTODOS ANALÍTICOS AL MOVIMIENTO EN EL PLANO VECTORES DESPLAZAMIENTO, VELOCIDAD Y ACELERACIÓN MOVIMIENTO DE PROYECTILES: Teoría, fórmulas y ejemplos ilustrativos MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME : Teoría, fórmulas y ejemplos ilustrativos.

8 UNIDAD IV: LEYES DEL MOVIMIENTO Y SUS APLICACIONES
OBJETIVOS ESPECÍFICOS Definir la Dinámica como parte de la Física Establecer las definiciones y diferencias entre peso y masa Establecer, correctamente, el enunciado y ejemplos de la Primera Ley de Newton (Ley de la inercia), la Segunda Ley de Newton (Ley de la masa) y la Tercera Ley de Newton (Ley de acción y reacción) Mediante discusión en equipo establecer una metodología propia para la resolución de problemas mediante el uso de las leyes del movimiento. Verificar la importancia de utilizar los DCL Representar mediante los DCL los distintos tipos de fuerza presentes en diversas situaciones físicas planteadas Mediante la discusión en equipo establecer diferencias entre las fuerzas de fricción cinética y estática Investigar, en la bibliografía propuesta, los valores tabulados para los coeficientes de fricción cinético y estático para varias combinaciones de superficies Discutir en equipo la resolución de problemas donde exista la fuerza de fricción Establecer las fórmulas necesarias para estudiar los problemas de aplicación de las Leyes de Newton CONTENIDO UNIDAD IV: LEYES DEL MOVIMIENTO Y SUS APLICACIONES DEFINICIONES DE: DINÁMICA, FUERZA, PESO Y MASA PRIMERA LEY DE NEWTON: LEY DE LA INERCIA SEGUNDA LEY DE NEWTON LA FUERZA DEBIDA A LA GRAVEDAD: EL PESO TERCERA LEY DE NEWTON DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE ( D C L ) EN DISTINTAS SITUACIONES: Exponer las diversas situaciones posibles como sistemas de fuerzas en equilibrio, planos horizontales, planos verticales, planos inclinados, combinación de estos planos, etc. APLICACIONES DE LAS LEYES DE NEWTON SIN FUERZA DE FRICCIÓN FUERZA DE FRICCIÓN: Teoría y ejemplos APLICACIONES DE LAS LEYES DE NEWTON CON FUERZA DE FRICCIÓN APLICACIONES AL MOVIMIENTO CIRCULAR: Movimiento circular normal, Curvas peraltadas.

9 UNIDAD V: TRABAJO Y ENERGÍA
OBJETIVOS ESPECÍFICOS Conocer las definiciones desde el punto de vista físico de: trabajo mecánico, energía cinética, energía potencial y potencia Calcular el trabajo mecánico realizado por una fuerza constante y una fuerza variable Establecer la Ley de Conservación de la Energía Mecánica y aplicarla a diversos ejemplos Establecer el Teorema General del Trabajo y la Energía Cinética y aplicarlo a diversos ejemplos Definir y dar ejemplos de fuerzas de tipos: a) conservativas y b) no conservativas Diferenciar una fuerza conservativa de un fuerza de tipo no conservativa Definir la energía potencial gravitacional: Fórmula y ejemplos Definir la energía potencial elástica: Fórmula y ejemplos Aplicar el principio de la conservación de la energía mecánica en la resolución de diversos problemas CONTENIDO UNIDAD V: TRABAJO Y ENERGÍA CONCEPTOS DE ENERGÍA., TRABAJO, ENERGÍA CINÉTICA Y ENERGÍA POTENCIAL PRODUCTO ESCALAR DE DOS VECTORES TRABAJO REALIZADO POR UNA FUERZA CONSTANTE TRABAJO REALIZADO POR UNA FUERZA VARIABLE TEOREMA DEL TRABAJO Y LA ENERGÍA CINÉTICA ENERGÍA POTENCIAL GRAVITACIONAL Y ELÁSTICA LEY DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA FUERZAS CONSERVATIVAS Y NO CONSERVATIVAS TEOREMA GENERALIZADO DEL TRABAJO-ENERGÍA POTENCIA

10 UNIDAD VI: CANTIDAD DE MOVIMIENTO
OBJETIVOS ESPECÍFICOS Calcular el centro de masas de un sistema de partículas Definir el momento lineal de una partícula y de un sistema de partículas Establecer la segunda Ley de Newton para un sistema de partículas Apoyándose en la segunda Ley de Newton enunciar el principio de la conservación del momento lineal Definir el impulso de una fuerza Partiendo de la definición de impulso, establecer la expresión que permita calcular el módulo del impulso de una fuerza Utilizar, correctamente, la ley de conservación del momento lineal para la resolución de problemas propuestos Conocer la relación entre impulso y momento lineal; con ello estimar la magnitud de las grandes fuerzas que tienen lugar en los choques Describir las características de choques perfectamente elásticos y choques perfectamente inelásticos en una dimensión Apoyándose en las características de los choques perfectamente elásticos y perfectamente inelásticos, resolver correctamente problemas propuestos de esta categoría CONTENIDO UNIDAD VI: CANTIDAD DE MOVIMIENTO CONCEPTO CENTRO DE MASAS MOVIMIENTO DEL CENTRO DE MASAS MOMENTO LINEAL CONSERVACIÓN DEL MOMENTO LINEAL ENERGÍA CINÉTICA DE UN SISTEMA DE PARTÍCULAS CHOQUE EN UNA DIMENSIÓN: A) ELÁSTICOS, B) INELÁSTICOS CHOQUES EN TRES DIMENSIONES IMPULSO Y PROMEDIO TEMPORAL DE UNA FUERZA

11 ESTRATEGIAS Y RECURSOS DE APRENDIZAJE
Exposiciones teóricas y ejercicios por parte del profesor utilizando recursos como marcadores, el pizarrón, láminas y transparencias. Todo fundamentado en la revisión de textos, Internet y videos educativos actualizados Discusión y análisis en grupos tipo taller Prácticas grupales con orientación del profesor Horas de consultas voluntarias o programadas Guías de ejercicios resueltos Trabajos de exposición por parte del alumno utilizando recursos como marcadores, el pizarrón, láminas y transparencias. Todo fundamentado en la revisión de textos, Internet y videos educativos actualizados Recursos: Pizarrón, marcadores, láminas, transparencias, guías, videos educativos, programas interactivos, exposiciones, experiencias simuladas, textos e Internet

12 BIBLIOGRAFÍA GENERAL BÁSICA
EVALUACION Pruebas cortas individuales Pruebas largas individuales Talleres en equipo Trabajos de investigación en equipo Exposiciones grupales Resolución de problemas individuales y en equipo Asignaciones especiales individuales y en equipo Intervención en clase individuales BIBLIOGRAFÍA GENERAL BÁSICA TIPLER, Paul A (Año: 1.999) SERWAY, Raymond A. (Año: 1.997) FISHBANE, Paul M. y Otros (Año: 1.994) RESNICK, Robert y Otros (Año: 1.994) GIANCOLI, Douglas (Año: 1.997) SEARS, Fracis W. y Otros (Año: 1.999) FÍSICA. Tomo 1 . (3ra. Edición) Editorial Reverte, S.A. Impreso en España FÍSICA. Tomo 1 . (4ta. Edición) Editorial McGrawHill. Impreso en México FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA. Volumen I. Editorial Prentice-Hall. Impreso en México FÍSICA. Volumen 1 (4ta. Edición). Editorial CECSA. Impreso en México FÍSICA PRINCIPIOS CON APLICACIONES. Editorial Prentice-Hall. Impreso en México FÍSICA UNIVERSITARIA. Volumen1 (9na. Edición).Editorial Addison Wesley Longman . Impreso en México