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UNIVERSIDAD DE FALCÓN

U D E F AVICE-RECTORADO ACADÉMICO

CARRERA: INGENIERÍA AMBIENTAL

PROGRAMA INSTRUCCIONAL DE FÍSICA IDiseño y Componentes

PUNTO FIJO, JUNIO DEL 2.004

Profesores.Ing. Edgar VargasLic. José Petit

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UNIDAD CURRICULAR: FÍSICA ICODIGO: EBO2013

COMPONENTE BÁSICO PRIMER SEMESTRE

DISEÑO INSTRUCCIONAL PROPUESTOEN JUNIO DEL 2.004

PROFESORES: Lic. José Rafael Petit Ing. Edgar A. Vargas L

UNIDADES DE CREDITO: 3 UC HORAS DEL CURSO: 48 HORASHORAS TEÓRICAS / SEMANA: 3 HORAS PRACTICAS / SEMANA:

0HORAS 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

UNIVERSIDAD DE FALCÓNU D E F A

VICE-RECTORADO ACADÉMICOCARRERA: INGENIERÍA ELECTRÓNICA

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OBJETIVOS DE LA CARRERAFormar 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 PROFESIONALEl 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

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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 GENERALPropiciar 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.

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UNIDAD I: FÍSICA Y MEDICIONES

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

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

1. Analizar la evolución histórica de la Física, tomando los aspectos más resaltantes para establecer sus propias conclusiones

2. Conocer el método y objeto de la Física.3. Comprender la importancia de la Física para la Ingeniería

Electrónica 4. Definir las unidades de longitud, masa y tiempo en los

sistemas SI, técnico inglés y cgs.5. Comprender la importancia de unificar internacionalmente la

utilización del SI.6. Discutir la importancia de trabajar las ecuaciones físicas

tomando en cuenta las unidades de medición en un mismo sistema

7. Resolver problemas de conversión de unidades de un sistema a otro utilizando las tablas de factores de conversión.

8. Establecer el principio de homogeneidad dimensional 9. Analizar la homogeneidad dimensional de expresiones Físicas10. Diferenciar una cantidad escalar de una cantidad vectorial a

través de ejemplos de aplicación 11. Resolver problemas de aplicación de análisis dimensional 12. Definir a un vector a través de ejemplos de aplicación13. Resolver problemas de adición de vectores, a través de

métodos trigonométricos y analíticos

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UNIDAD II: CINÉMATICA DE LA PARTÍCULA EN UNA DIMENSIÓN

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

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

1. Definir la Cinemática como parte de la física2. Comprender el concepto de movimiento en un dimensión3. Definir el MRU y MRUA 4. Describir físicamente ejemplos sencillos de MRU, MRUA 5. Definir desplazamiento, velocidad y aceleración. Establecer

diferencias, semejanzas entre estas magnitudes 6. Diferenciar entre velocidad instantánea y velocidad media7. Diferenciar entre aceleración instantánea y aceleración media 8. Mediante discusión en grupo establecer criterios de análisis

metodológicos para interpretar las representaciones gráficas del movimiento (x-t , v-t, a-t)

9. Calcular la velocidad instantánea, el desplazamiento y la posición en representaciones gráficas del movimiento

10.Identificar todas las ecuaciones y constantes que relacionan el desplazamiento, la velocidad, la aceleración y el tiempo

11.Aplicar estas ecuaciones y constantes en la resolución de problemas de MRU, de MRUA y de Caída Libre

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UNIDAD III: CINEMÁTICA DE LA PARTÍCULA EN DOS DIMENSIONES

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

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.

1. Definir correctamente el vector posición2. Aplicar el análisis trigonométrico para determinar el vector

resultante de dos o tres vectores dados (“ley de los senos” y “ley de los cosenos”)

3. Aplicar el método de las componentes para determinar el vector resultante de dos o tres vectores dados

4. Establecer las fórmulas necesarias para describir el lanzamiento de proyectiles

5. Analizar el movimiento de proyectiles teniendo en cuenta que los movimientos horizontal y vertical son independientes

6. Establecer las fórmulas necesarias para describir el movimiento circular uniforme

7. 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

8. Discutir la resolución de problemas propuestos por el docente referentes a los temas lanzamiento de proyectiles y el movimiento circular uniforme

9. Visualizar mediante discusión en equipo las variadas aplicaciones del lanzamiento de proyectiles y del movimiento circular al campo de la Ingeniería electrónica

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UNIDAD IV: LEYES DEL MOVIMIENTO Y SUS APLICACIONES

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

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.

1. Definir la Dinámica como parte de la Física2. Establecer las definiciones y diferencias entre peso y masa 3. 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)

4. 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

5. Representar mediante los DCL los distintos tipos de fuerza presentes en diversas situaciones físicas planteadas

6. Mediante la discusión en equipo establecer diferencias entre las fuerzas de fricción cinética y estática

7. Investigar, en la bibliografía propuesta, los valores tabulados para los coeficientes de fricción cinético y estático para varias combinaciones de superficies

8. Discutir en equipo la resolución de problemas donde exista la fuerza de fricción

9. Establecer las fórmulas necesarias para estudiar los problemas de aplicación de las Leyes de Newton

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UNIDAD V: TRABAJO Y ENERGÍA

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

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

1. Conocer las definiciones desde el punto de vista físico de: trabajo mecánico, energía cinética, energía potencial y potencia

2. Calcular el trabajo mecánico realizado por una fuerza constante y una fuerza variable

3. Establecer la Ley de Conservación de la Energía Mecánica y aplicarla a diversos ejemplos

4. Establecer el Teorema General del Trabajo y la Energía Cinética y aplicarlo a diversos ejemplos

5. Definir y dar ejemplos de fuerzas de tipos: a) conservativas y b) no conservativas

6. Diferenciar una fuerza conservativa de un fuerza de tipo no conservativa

7. Definir la energía potencial gravitacional: Fórmula y ejemplos8. Definir la energía potencial elástica: Fórmula y ejemplos9. Aplicar el principio de la conservación de la energía mecánica

en la resolución de diversos problemas

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UNIDAD VI: CANTIDAD DE MOVIMIENTO

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Calcular el centro de masas de un sistema de partículas2. Definir el momento lineal de una partícula y de un sistema de

partículas3. Establecer la segunda Ley de Newton para un sistema de

partículas4. Apoyándose en la segunda Ley de Newton enunciar el

principio de la conservación del momento lineal5. Definir el impulso de una fuerza6. Partiendo de la definición de impulso, establecer la expresión

que permita calcular el módulo del impulso de una fuerza 7. Utilizar, correctamente, la ley de conservación del momento

lineal para la resolución de problemas propuestos 8. Conocer la relación entre impulso y momento lineal; con ello

estimar la magnitud de las grandes fuerzas que tienen lugar en los choques

9. Describir las características de choques perfectamente elásticos y choques perfectamente inelásticos en una dimensión

10. 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

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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

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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