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VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA ESCUELAS: COMPUTACIÓN - SISTEMAS UNIDAD CURRICULAR: MECÁNICA FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 MECÁNICA CODIGO HORAS TEÓRICAS HORAS PRÁCTICAS UNIDADES CRÉDITO SEMESTRE PRE REQUISITO 213343 (COMPUTACION) 223343 (SISTEMAS) 02 02 03 III NINGUNO ELABORADO POR REVISADO POR ING. RIXIO URDANETA. MSc. ING MARGELIS URRIBARI. MSc. ING. DAVIGLEM VALERA MSc. APROBADO POR 1 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA ESCUELAS: COMPUTACIÓN - SISTEMAS UNIDAD CURRICULAR: MECÁNICA FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 JUSTIFICACIÓN La Mecánica es una ciencia perteneciente a la Física, que estudia los fenómenos físicos, está relacionada con las matemáticas. Tiene aplicaciones en la ingeniería, en un modo menos riguroso. Ambos puntos de vista se justifican parcialmente ya que, si bien la Mecánica es la base para la mayoría de las ciencias de la ingeniería clásica, no tiene un carácter tan empírico como éstas y, en cambio, por su rigor y razonamiento deductivo, se parece más a la matemática. La mecánica es la parte de la física que estudia el movimiento, y se subdivide en: Estática, que trata sobre las fuerzas en equilibrio mecánico; la Cinemática, que estudia el movimiento sin tener en cuenta las causas que lo producen y la Dinámica, que estudia los movimientos y las causas que los producen (Fuerza y Energía) La Mecánica Newtoniana es adecuada para describir eventos físicos de la experiencia diaria, es decir, eventos que suceden a velocidades muchísimo menores que la velocidad de la luz y tienen escala macroscópica, es un modelo físicomacroscópico del entorno físico relativamente fácil de comprender y de representar matemáticamente y suficientemente válida para la gran mayoría de los casos prácticos cotidianos en una gran cantidad de sistemas. Partiendo de las perspectivas, en una primera aproximación, la Mecánica como parte de la Física es “lo que hay que hacer para saber” y la ingeniería es “lo que hay que saber para hacer”. Los conceptos, leyes y principios de la Mecánica forman parte de las leyes de la naturaleza que modelan al universo, y a la vez, son la ascendencia del desarrollo científico y tecnológico actual de la sociedad. Por lo tanto, el conocimiento del comportamiento de los sistemas físicos mediante el estudio de la Mecánica es básico y fundamental para el desarrollo y desempeño del profesional de la ingeniería, quedando definida de esta forma la importancia de incluir ésta unidad curricular en el pensum de estudio de la Facultad de Ingeniería. El contenido curricular está organizado en cuatro ( 4 ) unidades a saber: UNIDAD I: UNIDAD II: UNIDAD III: UNIDAD IV: “CINEMÁTICA” “DINÁMICA” “TRABAJO Y ENERGÍA” “PRINCIPIOS DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA” Conceptual Procedimental Actitudinal OBJETIVOS GENERALES Explicar los conceptos, leyes y principios básicos asociados a los fenómenos mecánicos para el entendimiento de eventos físicos de las experiencias diarias. Aplicar los modelos matemáticos que justifican los fenómenos físicos mecánicos en el modelado de cualquier fenómeno en el universo. Reconocer los principios de la Mecánica como parte de los eventos que ocurren en la naturaleza y que moldean el universo, como nociones del desarrollo científico y tecnológico actual de la sociedad. 2 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA ESCUELAS: COMPUTACIÓN - SISTEMAS UNIDAD CURRICULAR: MECÁNICA FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 UNIDAD I: CINEMÁTICA OBJETIVO TERMINAL: DESCRIBIR EL MOVIMIENTO DE UNA PARTÍCULA EN LÍNEA, EN UN PLANO, A PARTIR DE LAS CANTIDADES MECÁNICAS, ECUACIONES Y REPRESENTACIONES GRÁFICAS, SIN ATENDER LAS CAUSAS QUE LO PRODUCEN. OBJETIVOS ESPECIFICOS 1. Interpretar el movimiento de una partícula en línea recta a partir de las cantidades mecánicas vectoriales, ecuaciones y representaciones gráficas 2. Describir el movimiento de una partícula en un plano a partir de las cantidades mecánicas vectoriales, ecuaciones y representaciones gráficas ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Planteamiento de interrogantes Exposición Demostrativa Discusiones dirigidas Representación grafica de esquemas Debate Resolución de problemas Lluvia de ideas Exposición Demostrativa Discusiones dirigidas Resolución de problemas CONTENIDO 1. MOVIMIENTO EN UNA DIMENSIÓN Posición, Distancia y Desplazamiento lineal, Velocidad media e instantánea Rapidez. Aceleración media e instantánea Movimiento aceleración constante Caída libre 2. MOVIMIENTO EN UN PLANO Posición y Desplazamiento en el plano. Velocidad. Aceleración Movimiento de Proyectiles Movimiento Circular Uniforme Velocidad y Aceleración Relativa RECURSOS INSTRUCCIONALES Pizarra acrílica Marcadores Guía de estudio Material bibliográfico Medios audiovisuales Calculadora ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Observación directa Resolución de problemas Prueba escrita Pizarra acrílica Marcadores Guía de estudio Material bibliográfico Medios audiovisuales Calculadora Observación directa Resolución de problemas Prueba escrita % 5% 10 % 3 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA ESCUELAS: COMPUTACIÓN - SISTEMAS UNIDAD CURRICULAR: MECÁNICA FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 OBJETIVOS ESPECIFICOS 3. Aplicar las leyes y principios del movimiento en la resolución de problemas de la mecánica clásica para el estudio del comportamiento de los cuerpos CONTENIDO 3. LEYES Y PRINCIPIOS DEL MOVIMIENTO Expresión analítica del vector posición y sus componentes como función del tiempo Relación entre el vector Posición y Trayectoria, su expresión en el espacio Ecuaciones paramétricas de la trayectoria a partir del Vector Posición. Relación entre los vectores Posición, Desplazamiento y Velocidad. Vector Aceleración Media e Instantánea ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Planteamiento de interrogantes Exposición Demostrativa Discusiones dirigidas Representación grafica de esquemas Debate Resolución de problemas RECURSOS INSTRUCCIONALES Pizarra acrílica Marcadores Guía de estudio Material bibliográfico Medios audiovisuales Calculadora ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Observación directa Resolución de problemas Prueba práctica % 5% 4 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA ESCUELAS: COMPUTACIÓN - SISTEMAS UNIDAD CURRICULAR: MECÁNICA FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 UNIDAD II: DINÁMICA OBJETIVO TERMINAL: ANALIZAR LOS FACTORES CAPACES DE PRODUCIR ALTERACIONES DE UN SISTEMA FÍSICO, Y CUANTIFICARLOS MEDIANTE EL PLANTEAMIENTO DE ECUACIONES DE MOVIMIENTO PARA LA INTERPRETACIÓN DE LAS CAUSAS QUE LO PRODUCEN (FUERZA Y ENERGÍA) OBJETIVOS ESTRATEGIAS RECURSOS ESTRATEGIAS DE CONTENIDO % ESPECIFICOS INSTRUCCIONALES INSTRUCCIONALES EVALUACIÓN 1. Identificar los conceptos que 1. FUERZA Y MASA Planteamiento de Pizarra acrílica Observación directa describen el cambio en el Fuerza interrogantes Marcadores Resolución de movimiento de partículas de Equilibrio Exposición Demostrativa problemas Guía de estudio un sistema físico Masa y Peso Discusiones dirigidas Prueba práctica Material bibliográfico Inercia y Marco de Inercia 5% Representación grafica de Medios audiovisuales Fuerzas fundamentales de la esquemas Calculadora naturaleza. Resolución de problemas Unidades de fuerza y masa. 2. Interpretar las leyes básicas del movimiento de partículas en ecuaciones de movimiento 2. LEYES DE NEWTON Primera ley de Newton Segunda ley de Newton Tercera ley de newton Fuerzas de Rozamiento Estática y Cinética. Diagrama de Cuerpo Libre Planteamiento de interrogantes Exposición Demostrativa Discusiones dirigidas Debate Resolución de problemas Pizarra acrílica Marcadores Guía de estudio Material bibliográfico Medios audiovisuales Calculadora Observación directa Resolución de problemas Prueba práctica 5% 3. Aplicar los conceptos y leyes de la dinámica a partículas en equilibrio o en movimiento bajo la acción de fuerzas constantes que modelan el universo 3. ALGUNAS APLICACIONES DE LAS LEYES DE LA DINÁMICA Partículas en equilibrio Dinámica de las partículas Dinámica del movimiento circular Planteamiento de interrogantes Exposición Demostrativa Discusiones dirigidas Resolución de problemas Pizarra acrílica Marcadores Guía de estudio Material bibliográfico Medios audiovisuales Calculadora Observación directa Resolución de problemas Prueba práctica 10% 5 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA ESCUELAS: COMPUTACIÓN - SISTEMAS UNIDAD CURRICULAR: MECÁNICA FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 UNIDAD III: TRABAJO Y ENERGIA OBJETIVO TERMINAL: ANALIZAR LAS FORMAS DE ENERGÍAS ASOCIADAS A LOS CAMBIOS O PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN DE UN SISTEMA MECÁNICO EN LA NATURALEZA, ABARCANDO LA TRANSFERENCIA DE ENERGÍA DE UN CUERPO A OTRO Y CONVERSIONES EN OTRAS FORMAS DE ENERGÍA OBJETIVOS ESPECIFICOS 1. Definir trabajo y energía para la comprensión del comportamiento en los cuerpos o partículas 2. Identificar la propiedad relacionada con las transformaciones que sufre la materia asociados con el movimiento, y su transferencia de un cuerpo a otro 3. Definir la propiedad relacionada con las transformaciones que sufre la materia asociados a la posición y su conversión en otras formas de energía CONTENIDO 1. TRABAJO Y ENERGÍA Definición de Trabajo y Energía Unidades de Trabajo y Energía Trabajo Aplicación del plano inclinado con el trabajo Tipos de Energía 2. PROPIEDADES DEL TRABAJO Y ENERGÍA Ley de Hooke Energía Cinética Teorema del Trabajo y la Energía Cinética Fuerzas variables Potencia Mecánica 3. ENERGÍA POTENCIAL Energía Potencial Gravitacional Energía Potencial Elástica Fuerzas Conservativas y no Conservativas Fuerza y Energía Potencial Diagramas de Energía y el equilibrio de un sistema ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Planteamiento de interrogantes Exposición Demostrativa Discusiones dirigidas Esquemas Resolución de problemas Lluvia de ideas Exposición Demostrativa Debate Resolución de problemas Planteamiento de interrogantes Exposición Demostrativa Discusiones dirigidas Resolución de problemas RECURSOS INSTRUCCIONALES Pizarra acrílica Marcadores Guía de estudio Material bibliográfico Medios audiovisuales Calculadora Pizarra acrílica Marcadores Guía de estudio Material bibliográfico Medios audiovisuales Calculadora ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Observación directa Resolución de problemas Observación directa Resolución de problemas Prueba práctica 5% Pizarra acrílica Marcadores Guía de estudio Material bibliográfico Medios audiovisuales Calculadora Observación directa Resolución de problemas Prueba práctica 10 % % 5% 6 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA ESCUELAS: COMPUTACIÓN - SISTEMAS UNIDAD CURRICULAR: MECÁNICA FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 UNIDAD IV: PRINCIPIOS DE CONSERVACION DE LA ENERGÍA OBJETIVO TERMINAL: DESCRIBIR LOS PRINCIPIOS DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA ABARCANDO MAGNITUDES MECÁNICAS QUE NO VARÍAN EN EL TIEMPO BAJO CIERTAS CONDICIONES. OBJETIVOS ESPECIFICOS 1. Interpretar los principios de conservación de la energía que modelan el universo 2. Reconocer los principios de conservación del momento angular para la comparación del comportamiento de los cuerpos ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Planteamiento de interrogantes Exposición Demostrativa Discusiones dirigidas Esquemas Resolución de problemas Lluvia de ideas Exposición Demostrativa Debate Resolución de problemas CONTENIDO 1. ENERGÍA MECÁNICA TOTAL Energía Mecánica para un cuerpo que cae libremente y para un Sistema Masa – Resorte. Conservación de la Energía Conservación de la Masa Diagrama de Energía y el equilibrio de un sistema Cuantización de la Energía 2. MOMENTO LINEAL Y CHOQUE Momento Lineal y su conservación. Impulso y Momento Impulso de una fuerza Teorema impulso – momento Colisiones Centro de Masa Conservación del momento angular RECURSOS INSTRUCCIONALES Pizarra acrílica Marcadores Guía de estudio Material bibliográfico Medios audiovisuales Calculadora ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Observación directa Resolución de problemas Pizarra acrílica Marcadores Guía de estudio Material bibliográfico Medios audiovisuales Calculadora Observación directa Resolución de problemas Prueba práctica % 20% 20% 7 VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE GESTIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN CURRICULAR FACULTAD: INGENIERÍA ESCUELAS: COMPUTACIÓN - SISTEMAS UNIDAD CURRICULAR: MECÁNICA FECHA DE REVISIÓN: OCTUBRE, 2013 BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA 1. GETTYS, E; KELLER, F y SKOVE, M. Física para Ciencias e Ingeniería. Tomo I. Editorial McGraw Hill. México. (2005). 2. RESNICK, R; HALLIDAY, D y KRANE, K. Física. Volumen 2. Editorial Cecsa. México. (2008). Pág.758 3. SEARS, F; ZEMANSKY, M; YOUNG, H y FREEDMAN, R. Física Universitaria. Editorial Pearson Educación. México. (2009). Pág.469 4. SERWAY, R. Física. Volumen I. Editorial McGraw Hill. México. (2005). Pág.770 5. TIPLER, P y MOSCA, G. Física para la Ciencia y la Tecnología. Volumen I. Editorial Reverté. Barcelona. España. (2005). Pág.283 8