Problemas Problemas Proyecto y Total

Carga Horaria: Teoría Laboratorio Problemas Tipo/Rutinarios Problemas Abiertos Proyecto y Diseño Total 75 35 40 150

Objetivos:

Desde esta materia, se pretende generar un entorno de aprendizaje que le permita al estudiante:

-

Comprender y manejar adecuadamente el formalismo destinado a describir el movimiento de

un cuerpo puntual, así como conceptos básicos asociados con problemas de termometría y calorimetría.

-

Conocer y familiarizarse con las técnicas de mediciones y metodologías de trabajo propias de un laboratorio de física.

Contenidos

Mínimos:

 Cinemática.

 Dinámica para un cuerpo puntual.  Principios de la mecánica.

 Oscilaciones libres de sistemas con un grado de libertad.  Sistemas inerciales y no inerciales con traslación relativa.

 Integrales de movimiento. Cantidad de movimiento. Momento angular. Energía.  Ondas en Medios Elásticos.

Programa

Analítico:

INTRODUCCIÓN A FÍSICA - CINEMÁTICA

1-1. Concepto de Física. La Física como Ciencia Natural . Su relación con la Matemática. 1-2. Historia de la Física. Ciencia y Tecnología.

1-3. Concepto de movimiento. Sistema de referencia.

1-4. Vector posición. Trayectoria. Vector velocidad. Hodógrafa. Vector aceleración.

1-5. Integración temporal del vector aceleración. Condiciones iniciales. Principio de incerteza. 1-6. Trayectoria predeterminada. Función posición. Componentes intrínsecas del vector

aceleración.

1-7. Integración temporal de la componente tangencial del vector aceleración. Movimiento uniformemente acelerado.

1-8. Trayectoria recta. Problemas de encuentro.

1-9. Integración de la componente tangencial, cuando depende explícitamente de la posición o velocidad.

1-10. Componentes polares de los vectores posición, velocidad y aceleración. 1-11. Velocidad y aceleración angular.

1-12. Componentes cartesianas de los vectores posición velocidad y aceleración. Integración temporal.

1-13. Trayectoria circular, elíptica y parabólica.

1-14. Tiro oblicuo de corto alcance. Parábola de seguridad. Tiro vertical de corto alcance. 1-15. Sistemas de referencia con traslación relativa.

1-16. Vectores velocidad y aceleración respecto de sistemas de referencia con traslación relativa.

ECUACIONES DE MOVIMIENTO

2-1. Inercia . Masa inercial. Principio de acción y reacción. 2-2. Ecuación de movimiento para un cuerpo puntual. 2-3. Sistemas de unidades. Unidades de Fuerza y Masa. 2-4. Sistema de cuerpo puntuales . Centro de masa.

2-5. Ecuación de movimiento para el centro de masa de un sistema. Diagrama de cuerpo aislado.

2-6. Interacción gravitatoria. Masa inercial y masa gravitatoria. Principio de equivalencia. 2-7. Interacción por contacto entre superficies secas y lubricadas.

2-8. Fuerza de rozamiento. Rozamiento estático y dinámico. 2-9. Interacción elástica. Interacción con un muelle lineal. 2-10. Oscilaciones libres. Péndulo puntual.

2-11. Movimientos periódicos. Gráficas de posición, velocidad y aceleración. 2-12. Sistemas de referencias inerciales y no inerciales en traslación.

2-13. Ecuación de movimiento para un observador no inercial. Fuerza inercial.

2-14. Cantidad de movimiento. Momento polar del vector cantidad de movimiento (Momento angular orbital).

2-15. Expresión del momento angular en término de la velocidad angular. Ecuación de momentos.

Programa

Analítico:

CONSIDERACIONES ENERGÉTICAS Y TEOREMAS DE CONSERVACIÓN 3-1. Campo de fuerza. Expresión en componentes.

3-2. Trabajo mecánico. Potencia.

3-3. Campo de fuerza conservativo. Función energía potencial. Superficies equipotenciales. 3-4. Función energía potencial asociada a interacciones particulares.

3-5. Análisis gráfico de una función energía potencial. 3-6. Trabajo mecánico y energía cinética.

3-7. Unidades de Trabajo Energía y Potencia.

3-8. Energía mecánica. Conservación de la energía mecánica.

3-9. Análisis de gráficos de energía. Zonas clásicamente permitidas y prohibidas. 3-10. Fracasos del formalismo clásico. Decaimiento alfa.

3-11. Movimiento de una partícula sometida a un campo radial esféricamente simétrico. 3-12. Tiro vertical y horizontal de largo alcance.

3-13. Gráficas de energía en un tiro vertical y horizontal de largo alcance. DINÁMICA PARA UN SISTEMA DE CUERPOS PUNTUALES

4-1. Cantidad de movimiento. Ecuación de movimiento. 4-2. Conservación del vector cantidad de movimiento.

4-3. Sistema de referencia centroidal. Movimiento relativo al sistema de referencia centroidal. 4-4. Momento angular. Componente orbital e intrínseca del vector momento angular. 4-5. Ecuación de momento. Conservación del vector momento angular.

4-6. Energía cinética. Término orbital e intrínseco de la energía cinética. 4-7. Trabajo mecánico y energía cinética.

4-8. Energía mecánica. Conservación de la energía mecánica.

4-9. Colisiones. Colisiones completamente plásticas y completamente elásticas. OSCILACIONES LIBRES - ONDAS EN MEDIOS ELÁSTICOS

5-1. Oscilaciones libres. Péndulo puntual.

5-2. Superposición de movimientos armónicos simples. 5-3. Osciladores acoplados. Movimientos periódicos. 5-4. Propagación de una perturbación en un medio elástico.

5-5. Modos de propagación. Ondas planas longitudinales y transversales. Polarización. 5-6. Descripción matemática de una onda plana. Ecuación diferencial. Velocidad de

propagación. 5-7. Ondas sinusoidales.

5-8. Densidad de energía asociada a una onda sinusoidal. 5-9. Flujo de energía. Intensidad.

5-10. Ondas esféricas. Potencia irradiada. 5-11. Superposición de ondas sinusoidales.

5-12. Interferencias. Batidos. Modulación en amplitud. 5-13. Ondas estacionarias.

Programa

Analítico:

TERMOMETRÍA Y CALORIMETRÍA

6-1- Estado térmico de un cuerpo – Termómetro.

6-2- Principales escalas termométricas (Celsius y Fahrenheit). Relación entre ellas las escalas termométricas.

6-3- El cero absoluto. Escalas absolutas (Kelvin y Fahrenheit absoluta). 6-4- Concepto de Calor. Diferencia entre Calor y Temperatura – 6-5- Unidad de la cantidad de calor.

6-6- Calor de combustión. Calor específico. Objetivos de la Calorimetría.

Descripción de las actividades teóricas y prácticas:

Las Actividades Teóricas son impartidas por el profesor responsable de la cátedra, allí se desarrolla la materias considerando que el alumno tiene escasos conocimientos nulos de Física, pero buena base de Álgebra Vectorial y fundamentos de Análisis Matemático I. Las clases se ayudan con la proyección de filminas, videos animaciones y simulaciones de los temas desarrollados.

Las actividades prácticas se dividen en dos etapas: La primera es el trabajo en Guías de Trabajos Prácticos donde el alumno debe desarrollar las guías con la ayuda del Profesor, Jefe de Trabajos Prácticos y Ayudantes de la cátedra. Algunos de los problemas a desarrollar se discuten en clase en forma grupal y otros se desarrollan y consultan en forma personal. La segunda etapa se refiere a las Prácticas de Laboratorio, allí los alumnos en grupos de 3 desarrollan prácticas guiados por ayudantes de la cátedra sobre temas de Física I y temas de propagación de errores en las mediciones. Esta actividad culmina con la presentación de informe final.

Metodología de Enseñanza:

Esta asignatura sostiene una metodología de enseñanza basada principalmente en una secuencia de actividades didácticas que incluye diferentes estrategias tendientes a la reflexión crítica, la participación activa del alumno, la resolución de diferentes situaciones, la transferencia de conocimientos, etc.

Para lograr esto, el rol del alumno se concibe desde un lugar de responsabilidad y generación del propio proceso de aprendizaje, en el que debe llevar a cabo diferentes tareas: desde las lecturas bibliográficas correspondientes hasta la realización de los trabajos y evaluaciones. Sin embargo, el proceso del alumno es acompañado y orientado en todo momento por las acciones de intervención del docente. En este sentido, ambos son responsables, desde su rol, del proceso de enseñanza y aprendizaje.

Forma de Evaluación:

Se inicia con una etapa diagnóstica, a través de la indagación de conocimientos previos.

Durante el transcurso del dictado de la materia y partiendo del diagnóstico previo, la evaluación será continua y formativa, contemplando las distintas variables que permitan analizar paso a paso el proceso, realizando los ajustes convenientes a lo largo del desarrollo de la materia.

Los elementos utilizados para analizar el nivel de adquisición de conocimientos son los intercambios comunicativos, los prácticos áulicos y de laboratorio.

Se realizarán evaluaciones sumativas para focalizar los logros obtenidos en el proceso de aprendizaje de manera objetiva, personalizada y continua.

La metodología de evaluación parcial se realizará sobre situaciones problemáticas planteadas por la cátedra, en forma teórico/práctica con limitante de tiempo, sin posibilidad de consulta y de manera personal.

Como requisito de promoción y/o regularización el estudiante deberá entregar un informe escrito de los prácticos de laboratorio (el cual podrá ser en grupos de no más de tres personas).

Bibliografía:

1. Mecánica Elemental - Autor: J Roederer

2. Mecánica Vectorial para Ingenieros (Tomo II) - Autor: J L Meriam 3. Mecánica Vectorial para Ingenieros (Tomo II) - Autor: Beer - Johnston 4. Dinámica: Mecánica para Ingeniería - Autor: Bedford Fowler

5. Física; Conceptos y aplicaciones. - Autor: Tippens - Editorial Mac Graw Hill 6. Mecánica vectorial para Ingenieros - Autor: T C Huang - Editorial R S México. 7. Mecánica vectorial para Ingenieros - Autor: Harry Nara - Editorial: Linusa.

8. Física Volumen I - Autor: Alonso-Finn - Editorial: Fondo Educativo Interamericano.

9. Física Volumen I (Mecánica Ondas y termodinámica) - Autor: Roller-Blum - Editorial: Reverté S. A. 10. Física Conceptual - Autor: Paul G Hewitt - Editorial: Addison-Wesley Iberoamericana.

VIGENCIA DE ESTE PROGRAMA

AÑO PROFESOR RESPONSABLE FIRMA

2012 CASTAÑO, Arnaldo José VISADO