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1 CONTENIDO PROGRAMÁTICO Fecha Emisión: 2011/09/15 Revisión No. 1 AC-DO-CF-8 Página 1 de 8 NOMBRE DEL CONTENIDO PROGRAMÁTICO Física Calor Ondas y Laboratorio CÓDIGO PROGRAMA Ingenierías (Mecatrónica, Industrial, Multimedia, Civil y Telecomunicaciones) ÁREA DE FORMACIÓN Ciencias Básicas. Sub área: Ciencias Naturales. SEMESTRE Tercero o cuarto PRERREQUISITOS Física Mecánica y Laboratorio COORDINADOR DE ÁREA Luz Denny Romero DOCENTE (S) CRÉDITOS ACADÉMICOS 4 HORAS DE ACOMPAÑAMIENTO DIRECTO 3 HORAS DE TRABAJO MEDIADO O 2 DIRIGIDO HORAS DE TRABAJO INDEPENDIENTE 7 Enfoque global de la asignatura Movimiento de cuerpos rígidos, fluidos, termodinámica, Osciladores Armónicos, Ondas Mecánicas. JUSTIFICACIÓN Una gran cantidad de asignaturas del área profesional en ingeniería, desarrollan aplicaciones de las leyes, principios y conceptos físicos de la Física de Calor y Ondas. Por esto se hace necesario que el estudiante en su formación básica trabaje en la construcción de estos conceptos, aplique principios y manipule las leyes de la física que rigen la mecánica de cuerpos rígidos, el comportamiento de los fluidos, las propiedades térmicas y ondulatorias de la materia. OBJETIVO GENERAL De la labor del docente: Orientar al estudiante durante su construcción de los conceptos físicos básicos de la Física de Calor y Ondas. Motivar al estudiante para que asimile la física como perspectiva de reflexión con base en el razonamiento inductivo que permite la creación de principios, leyes, teorías y modelos de explicación de fenómenos naturales y aplicaciones tecnológicas. Mostrar desde la base del razonamiento lógico deductivo, como a partir de las leyes de la física, puede diseñar e implementar procesos para la solución de problemas científico - tecnológicos de la Ingeniería. Proporcionar las herramientas tecnológicas necesarias para que desde la práctica experimental AC-DO-CF-8 Página 1 de 8

2 incremente el valor agregado a sus conocimientos. Del Estudiante: Conocer como a partir de la lógica inductiva se construye el conocimiento teórico en física y como a partir de las teorías y aplicando la lógica deductiva se solucionan situaciones problémicas, resaltando la relación existente entre la teoría y el experimento. Identificar e interpretar las leyes de la Física de Calor y Ondas, que describen y explican el comportamiento de las partículas, sistemas de muchas partículas y sólidos, desarrollando habilidad y destreza en la aplicación de estas leyes como inicio a su formación científica - básica que le permita sistematizar el trabajo en la solución de problemas tecnológicos. Generar criterios, a través del conocimiento físico de la materia y energía, que le permitan valorar y utilizar de manera científica y tecnológica los recursos naturales para un desarrollo sostenible de la nación. COMPETENCIA GLOBAL Al terminar el curso el estudiante desarrollará competencias globales: Capacidad de aprender, desarrollando los procesos de análisis, síntesis y razonamiento crítico. COMPETENCIAS ESPECÍFICAS Específicas. Estas son las correspondientes al área e incluyen los conocimientos y destrezas que deben manejar los estudiantes. Cognitivas: El estudiante debe poseer un nivel adecuado de conocimientos sobre: Los fenómenos y leyes físicas fundamentales. Los conceptos y técnicas matemáticas aplicadas en la física. La metodología científica Las interrelaciones de la física con las demás ciencias naturales y la ingeniería, específicamente con las telecomunicaciones. Comunicativas: El estudiante estará en capacidad de: Producir informes, ensayos o resúmenes sobre tópicos relacionados con la disciplina. Investigativas: El estudiante estará en capacidad de: Explicar en forma verbal o escrita el significado físico de conceptos, leyes y principios de la Física de Calor y Ondas.. Interpretar información y literatura científica AC-DO-CF-8 Página 2 de 8

3 ESQUEMA GENERAL DE LOS CONTENIDOS CONTENIDOS MOVIMIENTO DE CUERPOS RÍGIDOS. Variables angulares: posición, velocidad y aceleración. Cinemática rotacional. Relación entre variables lineales y angulares. Relación entre energía cinética de rotación y momento de Inercia. Cálculo de momento de inercia utilizando el teorema de los ejes paralelos. Momento de torsión. Conceptos de trabajo, potencia, energía y ley de conservación en el movimiento de rotación. Cantidad de movimiento angular e interpretación de su ley de conservación. Movimiento de giróscopos y trompos. Condiciones de equilibrio para un cuerpo rígido. Las propiedades elásticas de los sólidos (módulos de elasticidad). Trabajo asistido de laboratorio: Movimiento circular. Momento de Inercia. Rodadura. FLUIDOS. Definición de densidad, densidad relativa, peso específico y presión. Fluidos en equilibrio: variación de la presión dentro de un fluido. Principio de Pascal, Principio de Arquímedes, Aplicaciones (Manométrica). Dinámica de fluidos: características de un fluido ideal. Ecuaciones de continuidad, de Bernoulli, viscosidad y la tensión superficial. Trabajo asistido de laboratorio: Densidad de sólidos y líquidos. Viscosidad. TERMODINÁMICA. Conceptos de calor, temperatura, equilibrio térmico. Ley cero y definición de escalas termométricas. Dilatación y esfuerzos térmicos. Gases ideales modelo cinético. Concepto de trabajo termodinámico y definición de los diferentes procesos. La primera ley de termodinámica. Los procesos de transferencia de calor: Calorimetría, cambios de estado. Formas de transferencia de calor. Modelo de comportamiento de gases reales (ecuaciones de Van der Waals). La segunda ley de la termodinámica: máquinas térmicas, eficiencia, ciclo de Carnot, entropía. Trabajo asistido de laboratorio: Dilatación lineal. Calor especifico. OSCILADORES ARMÓNICOS. Movimientos: armónico simple, armónico amortiguado, armónico forzado y resonancia. Análisis de aplicaciones del movimiento oscilatorio. Descripción y análisis matemático del movimiento oscilatorio. Sistema masa resorte. Péndulo simple. Péndulo físico. Energía en los osciladores mecánicos. Analogías entre osciladores mecánicos y electromagnéticos (circuitos RC, LC Y RLC serie). Trabajo asistido de laboratorio: Movimiento armónico simple. Péndulo simple. Resonancia. ONDAS. Definición de Onda, clasificación de las ondas. Descripción y análisis matemático del movimiento ondulatorio. Propiedades de las ondas: velocidad de fase, número de onda, longitud de onda, etc. Estudio de energía, potencia e intensidad en el movimiento ondulatorio. Las ondas sonoras: propagación, intensidad, efecto Doppler, Ondas de choque. Estudio de fenómenos relacionados con el movimiento ondulatorio: reflexión, refracción, interferencia, difracción y polarización, Descripción de la naturaleza y propagación de la luz. Generalidades de óptica geométrica y sus aplicaciones (instrumentos ópticos). Trabajo asistido de laboratorio: Ondas estacionarias. Velocidad del sonido. AC-DO-CF-8 Página 3 de 8

4 SISTEMA DE EVALUACIÓN Corte 1 (30%) Corte 2 (30%) Corte 3 (40%) Cantidad Valor % Cantidad Valor % Cantidad Valor % Trabajo asistido: Quices, talleres Docencia directa Parcial trabajo individual Laboratorios La calificación obtenida en cada corte, en el Laboratorio de Física que el estudiante inscribió y cursa simultáneamente con la teoría, corresponde al 30% de cada corte en la asignatura teórica Física Calor y Ondas. El docente del laboratorio de Física Calor y Ondas, consigna las notas en la carpeta que para tal fin hay en el laboratorio. El docente de la asignatura teórica hará el cómputo correspondiente. La evaluación del laboratorio es acorde con la siguiente tabla: Corte 1 (30%) Corte 2 (30%) Corte 3 (40%) Cantidad Valor % Cantidad Valor % Cantidad Valor % docencia directa, cuices trabajo asistido sustentación y/o examen trabajo individual Informes laboratorios BIBLIOGRAFÍA REYES, T. PEDRO J. Las Unidades de Medición Tienen su Cuento. UMNG ISBN: SEARS - ZEMANSKY - YOUNG FREEDMAN. Física Universitaria. Vol 1 y 2. Undécima Edición. Editorial Addison Wesley longman. México Referencia biblioteca UMNG: 530/S31f SERWAY y JEWETT. Física Para ciencias e ingenierías Vol 1 y 2. México. Editorial Thomson sexta edición. Referencia biblioteca UMNG: 530/S37. TIPLER PAUL A.Physics for scientists and engineers fourth edition. Wit freeman and company / worth publishers. New York Referencia biblioteca UMNG: /L31c BAIRD, (1991), Experimentación, México, Prentice Hall Hispanoamericana AC-DO-CF-8 Página 4 de 8

5 MATERIAL COMPLEMENTARIO DE APRENDIZAJE PARA ESTUDIANTES Recursos didácticos. Laboratorio con Equipamiento de Equipos para la realización de prácticas de Mecánica rotacional, fluidos, termología y Ondas mecánicas. Material Multimedia: Hardware: Laboratorio de Física con Equipamiento de Equipos de Computo e Interfaces para la adquisición y tratamiento de datos experimentales. Software: de las Interfaces compatible con Microsoft Office. Enlaces en la red: Página del curso (Anterior Aula Virtual). Curso : Física Mecánica. Control de Cambios Razones del Cambio Unificación de criterios de evaluación en el laboratorio. Cambio en los porcentajes de evaluación para el primero y segundo corte Cambio a la Revisión # 1 Fecha de emisión Acta Comité Departamento 11/12/ Dic 5/ /01/ Ene 16/ 14 AC-DO-CF-8 Página 5 de 8

6 Semana Fecha Lunes- Sábado Enero 2 27 Ene - 1 Febrero Febrero Febrero Febrero 6 24 Feb.- 1 Marzo Marzo Marzo Marzo TIPO DE CLASE DEPARTAMENTO DE FISICA PARCELADOR FISICA CALOR Y ONDAS - INGENIERIAS TEMA O ACTIVIDAD ACADÉMICA a desarrollar en la clase presencial Introducción. Relación entre cinemática lineal y angular. Movimiento de rotación de un cuerpo rígido. ACTIVIDADES ACADÉMICAS INDEPENDIENTES que debe desarrollar el estudiante Repaso movimiento circular uniforme y uniformemente variado. Introducción Energía en la rotación. Momento de inercia. Dinámica rotacional. Aplicación del cálculo Momento de torsión (torque). Rotación de un integral para calcular cuerpo rígido alrededor de un eje fijo. momentos de inercia y centros de masa. Calculo de momentos de inercia. Movimiento circular Trabajo y potencia Rodadura. Translación rotación de un cuerpo Conceptos de esfuerzo y rígido. tensión. Módulos de Cantidad de movimiento angular y su ley de elasticidad. Elasticidad y conservación. Aplicaciones plasticidad Momento de Inercia Estática de cuerpos rígidos. Centros de masa y de gravedad. Condiciones de equilibrio. Aplicaciones Giroscopio y presesión Rodadura Densidad y presión en un fluido. Hidrostática. Flotación y principio de Arquímedes. Aplicaciones. PRIMER PARCIAL Evaluación laboratorio Dinámica de fluidos: Ecuación de continuidad y de Bernoulli. Ejercicios y aplicaciones. PRIMER PARCIAL Densidad de sólidos y líquidos Temperatura y equilibrio térmico. Escalas de temperaturas. Cantidad de calor. Calores específicos. Viscosidad Calorimetría y cambios de fase. Gases ideales. Ecuación de estado. Aplicaciones. termodinamica.htm Dilatación lineal Modelo cinético-molecular de un gas ideal. Capacidades caloríficas. Sistemas y procesos Termodinámicos. Trabajo termodinámico. Conceptos Tensión superficial, capilaridad, viscosidad y turbulencia en un fluido. Concepto de expansión térmica Mecanismos de transferencia de Calor Fases de la materia. Ecuación de vander Waals. Modelo molecular de los gases. Velocidades AC-DO-CF-8 Página 6 de 8

7 moleculares. Semana Fecha Lunes- Sábado Marzo Mar. 5 Abril Abril TIPO DE CLASE Calor específico TEMA O ACTIVIDAD ACADÉMICA a desarrollar en la clase presencial Energía interna y primera ley de la termodinámica. Capacidad calorífica de un gas ideal. Proceso adiabático. Aplicaciones Evaluación Segunda ley de la termodinámica. Máquinas térmicas. Motores y refrigeradores. Ciclo de Carnot SEGUNDO PARCIAL Movimiento armónico simple Osciladores armónicos. Osciladores forzados y amortiguados SEGUNDO PARCIAL Péndulo simple ACTIVIDADES ACADÉMICAS INDEPENDIENTES que debe desarrollar el estudiante Aplicaciones termodinámica en maquinas térmicas y refrigerantes. Entropía Ecuaciones diferenciales. Función de onda y ecuación de onda Abril SEMANA SANTA Abril Abr Mayo Mayo Mayo Descripción matemática de una onda. Clasificación, Características y propiedades de ondas. Ondas armónicas Resonancia Energía y potencia transmitida por una onda en cuerdas. Superposición e interferencia de ondas. Ondas estacionarias Ondas sonoras. Potencia e intensidad de las ondas sonoras Superposición e interferencia de onda sonoras Velocidad del sonido Ondas sonoras estacionarias. Intensidad del sonido. Efecto Doppler. Aplicaciones. Condiciones de frontera en la reflexión y transmisión de ondas en cuerdas Reflexión y transmisión de ondas en cuerdas. Ondas estacionarias Sonido y el oído Ondas armónicas y modos de vibración de ondas estacionarias tubos y cajas de resonancia. Evaluación Mayo Mayo EXAMEN FINAL UNIFICADO Viernes 23 de Mayo de 2014 hora 7:00 am AC-DO-CF-8 Página 7 de 8

8 Evaluación 1º y 2º corte Quices y talleres 20% Laboratorio y sustentación 30% Parcial 50% 3er corte Quices y talleres 20% Laboratorio y sustentación 30% Examen 50% BIBLIOGRAFÍA- INFOGRAFÍA SEARS ZEMANSKY. Física. Vol 1. Undécima o doceava Edición. SERWAY-JEWET. Física Vol. 1. México. Thomson editores séptima edición. SERWAY. RAYMOND. Física. Vol. 1 y Vol. 2. Cuarta Ed. Departamento de Física. Tel: ext AC-DO-CF-8 Página 8 de 8

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