Sitio Web de Héctor E. Medellín Anaya

Materia:                           FISICA I (P-91)
Clave:                              T91F1
Antecedentes sugeridos:     NINGUNO
Modalidad:                        TEORICA
Carga horaria:                    5 HORAS/SEMANA
Area:                                TRONCO COMÚN
Elaboró:                            DR. JOEL U. CISNEROS PARRA
Fecha:                              JULIO DE 1996

PRESENTACION

El programa abarca once unidades, que cubren los aspectos básicos de la mecánica newtoniana y las ideas generales sobre la medición. Para poder trabajar algunas situaciones físicas en dos y tres dimensiones, se presenta una introducción al álgebra de vectores.

OBJETIVO GENERAL

Se da al estudiante los conceptos básicos de la mecánica newtoniana, aplicados primero al movimiento de una partícula y luego a un sistema de varias partículas, cuyo caso particular es el  cuerpo rígido.

UNIDAD 1: LA FISICA Y LA MEDICION

OBJETIVO PARTICULAR

Se presentan tres de las unidades fundamentales de la física y se indica cómo se definen. Se hace énfasis en el proceso de medición de las cantidades físicas y su papel central que juega en esta disciplina.

ORDEN TEMATICO

1.1 Patrones de masa, tiempo y longitud.
1.2 Densidad y Masa atómica.
1.3 Análisis demensional y conversión
1.4 Orden de magnitud

UNIDAD 2: MOVIMIENTO EN UNA DIMENSION

OBJETIVO PARTICULAR

Definir las cantidades básicas de desplazamiento, velocidad y aceleración de una partícula para describir el movimiento. Aplicar los conceptos al estudio de movimientos sencillos e importante.

ORDEN TEMATICO

3.1 Velocidad media.
3.2 Velocidad  instantánea.
3.3 Aceleración.
3.4 Movimiento con  aceleración constante.
3.5 Caída libre de los cuerpos

UNIDAD 3: VECTORES

OBJETIVO PARTICULAR

Se da el concepto de vector intuitivamente para luego definirlo matemáticamente. Se indican las reglas de composición de dos o más vectores y la descomposición de un vector en componentes.

ORDEN TEMATICO

2.1 Vectores y escalares.
2.2 Propiedades de los vectores.
2.3 Componentes de un vector y vectores unidad.

UNIDAD 4: MOVIMIENTO EN DOS DIMENSIONES

OBJETIVO PARTICULAR

Generalizar los conceptos de la unidad anterior para estudiar el movimiento en más dimensiones, empleando la noción de vector.

ORDEN TEMATICO

4.1 Los vectores de desplazamiento, velocidad y aceleración.
4.2 Movimiento de dos dimensiones con aceleración constante.
4.3 Movimiento circular uniforme.
4.4 Aceleración tangencial
4.5 Movimiento relativo.

UNIDAD 5: LAS LEYES DEL MOVIMIENTO

OBJETIVO PARTICULAR

Construir el concepto de fuerza como generadora de la aceleración de una partícula. Establecer la relación de las fuerzas de interacción entre dos cuerpos.

ORDEN TEMATICO

5.1 Concepto de fuerza.
5.2 Sistemas de referencia inerciales.
5.3 Masa inercial.
5.4 Segunda ley de Newton.
5.5 Peso.
5.6 Tercera ley de Newton.
5.7 Aplicaciones.
5.8 Fuerzas de fricción.

UNIDAD 6: MOVIMIENTO CIRCULAR Y APLICACIONES DE LAS LEYES DE NEWTON

OBJETIVO PARTICULAR

Estudiar el movimiento circular desde el punto de vista de las fuerzas que lo generan. Analizar el movimiento en un sistema de referencia acelerado. Discutir el movimiento de un cuerpo en un fluido viscoso.

ORDEN TEMATICO

6.1 La segunda ley y el movimiento circular uniforme.
6.2 Movimiento circular no uniforme.
6.3 Movimiento en sistemas acelerados.
6.4 Movimiento bajo fuerzas resistivas.

UNIDAD 7: TRABAJO Y ENERGIA

OBJETIVO PARTICULAR

Construir el concepto de trabajo de una fuerza como causante de la generación de movimiento. Definir la energía cinética de un cuerpo y establecer su relación directa con el trabajo.

ORDEN TEMATICO

7.1 Trabajo de una fuerza constante.
7.2 Producto escalar de dos vectores.
7.3 Trabajo de una fuerza variable.
7.4 Trabajo y energía cinética.
7.5 Potencia de una fuerza.

UNIDAD 8: ENERGIA POTENCIAL Y CONSERVACION DE LA ENERGIA

OBJETIVO PARTICULAR

Establecer la diferencia entre fuerzas conservativas y no conservativas. Derivar la función de energía potencial para fuerzas conservativas. Plantear la conservación de energía cinética y potencial para fuerzas conservativas y el balance entre éstas y el trabajo de las fuerzas no conservativas.

ORDEN TEMATICO

8.1 Fuerzas conservativas y no conservativas.
8.2 Energía potencial.
8.3 Conservación de la energía mecánica.
8.4 Energía potencial gravitacional.
8.5 Fuerzas no conservativas: Teorema del trabajo y la energía.
8.6 Energía potencial de un resorte.

UNIDAD 9: CANTIDAD DE MOVIMIENTO LINEAL Y COLISIONES

OBJETIVO PARTICULAR

Conocer el concepto de cantidad de movimiento lineal de una y varias partículas y su conservación bajo la ausencia de fuerza neta. Analizar las colisiones como caso particular de la conservación de la cantidad de movimiento.

ORDEN TEMATICO

9.1 Cantidad de movimiento e impulso.
9.2 Conservación de la cantidad de movimiento para un sistema de dos partículas.
9.3 Colisiones.
9.4 Colisiones en una dimensión.
9.5 Colisiones en dos dimensiones.
9.6 Centro de masa.
9.7 Movimiento de un sistema de partículas.

UNIDAD 10: ROTACION DE UN CUERPO RIGIDO ALREDEDOR DE UN EJE  FIJO

OBJETIVO PARTICULAR

Iniciar el estudio detallado del movimiento de un sistema de muchas partículas, usando la simplificación de rigidez del sistema y que existe un eje fijo.

ORDEN TEMATICO

10.1 Velocidad y aceleración angulares.
10.2 Cinemática de la rotación: Rotación con aceleración constante.
10.3 Variables angulares y lineales.
10.4 Energía cinética rotacional: El momento de inercia.
10.5 Cálculo de momento de inercia.
10.6 Momento de una fuerza. Aceleración angular.
10.7 Trabajo y energía rotacional.

UNIDAD 11: CANTIDAD DE MOVIMIENTO ANGULAR Y MOMENTO DE UNA FUERZA.

OBJETIVO PARTICULAR

Generalizar un poco más el estudio de la unidad anterior, dejando a un lado la condición de un eje fijo.

ORDEN TEMATICO

11.1 Movimiento de rodadura de un cuerpo rígido.
11.2 Producto vectorial y momento de una fuerza.
11.3 Cantidad de movimiento angular de una partícula y de un sistema de partículas.
11.4 Conservación de la cantidad de movimiento angular.
11.5 Movimiento de giróscopos.

MECANISMO DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE

Exposición detallada frente a pizarrón de cada uno de los temas del curso, haciendo énfasis del significado físico de cada uno de los conceptos nuevos. Trabajo en clase de los problemas de cada unidad, tanto por parte del alumno como del maestro. Utilización de demostraciones en el salón de clases de experimentos relevantes. Uso de simuladores en computadora. Prácticas de laboratorio.

EVALUACION

Aplicar tres exámenes parciales a lo largo del semestre, que abarquen la totalidad de las unidades.

BIBLIOGRAFIA

FISICA para ciencias e ingeniería, Raymond A. Serway. Editorial Tomo I McGraw-Hill , quinta edición

FISICA para ciencias e ingeniería volumen I, Fishbane, Gasiorowicz, Thornton. Prentice Hall

FISICA I, M. Alonso J. Finn, Edit. Addison-Wesley, Iberoamericana