AF1024_Introduccion_a_la_Mecanica

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División Académica de Ciencias Básicas Licenciatura en Ingeniería Geofísica
F1024 Introducción a la Mecánica 1/15
PROGRAMA DE ESTUDIO
Programa Educativo: Ingeniería
Geofísica
Área de Formación : General
INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA
Horas teóricas: 3
Horas prácticas: 2
Total de Horas: 5
Total de créditos: 8
Clave: AF1024
Tipo : Asignatura
Carácter de la
asignatura Obligatoria
Programa elaborado por: Dr. Ibis Ricardez Vargas
Dr. Richart Falconi Calderón
Fecha de elaboración: Agosto de 2004
Fecha de última actualización: Julio de 2010
*Seriación explícita Si
Asignatura antecedente Asignatura Subsecuente
Mecánica
*Seriación implícita No
Conocimientos previos:
Presentación
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F1024 Introducción a la Mecánica 2/15
El movimiento es parte fundamental de todo cuanto conforma al universo, su descripción requiere del conocimiento y
manejo de la física-matemática. Los métodos gráficos y geométricos forman parte importante en esta descripción, es por
ello que en este curso introductorio, se presta especial cuidado en presentar las variables físicas y sus relaciones, así
como las herramientas matemáticas más elementales que permiten entender y utilizar las definiciones físicas
involucradas; es decir, convencerse de que las matemáticas son el lenguaje que la física utiliza como herramienta para
describir y modelar los procesos que ocurren en el espacio y suceden en el tiempo.
Objetivo General
Que el alumno aprenda las herramientas básicas que se necesitan en el estudio de la cinemática y pueda utilizarlas para
realizar un modelo razonado a cerca del espacio y del tiempo, así como las unidades y sistemas de unidades en que se
expresan las cantidades físicas. Comprenderá el concepto de vector, las reglas para su manejo y las sabrá utilizar para
describir el movimiento y cambio de movimiento de objetos sencillos.
Competencias que se desarrollaran en esta asignatura
Conocimientos. Comprensión de los conceptos y las leyes fundamentales que rigen el movimiento de los cuerpos.
Descripción vectorial de la dinámica de un sistema.
Habilidades. Destreza en la descripción del movimiento de sistemas, temporal y espacialmente.
Actitudes. Trabajo grupal, búsqueda de soluciones con los conocimientos que se impartan. Expresión de ideas,
retroalimentación, planificación y compromiso.
Valores. Responsabilidad en el cumplimiento de sus actividades, honestidad, respeto y puntualidad.
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Competencias del perfil de egreso que apoya esta asignatura
Generar y aplicar principios, leyes, métodos y técnicas de la física en el campo experimental para comprender y explicar
fenómenos relacionados con el campo profesional.
Escenario de aprendizaje
Salón de clases, biblioteca, recursos de cómputo, hogar.
Perfil sugerido del docente
Ideal: Dr. Ciencias Físicas, Dr. En Ciencia de Materiales, M. C. Física, M. C. Ciencia de Materiales. Dr. Geofísica.
Sugerido: Lic. Física, Ing. Mecánico.
Contenido Temático
Unidad No.
1 FÍSICA Y MEDICIÓN
Objetivo particular Que el alumno comprenda que el mundo físico esta íntimamente relacionado con la
medición y, consecuentemente, esto conduce al establecimiento de patrones de medida.
Que toda medición conlleva cierta exactitud y que por lo tanto deberá aprender ciertas
reglas para decidir cuanta precisión debe usar para hacer los cálculos. Aprenderá a
utilizar potencias de 10 para expresar cantidades muy grandes o muy pequeñas que
frecuentemente se encuentran en el estudio de la física.
Hrs. estimadas 10
Temas Resultados del aprendizaje Sugerencias didácticas Estrategias y criterios de
evaluación
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F1024 Introducción a la Mecánica 4/15
1.1 Introducción a la física.
1.2 Patrones de longitud,
masa y tiempo.
1.3 Análisis dimensional.
1.4 Cambio de unidades.
1.5 Orden de magnitud.
1.6 Notación Científica.
1.7 Cifras significativas.
1.7 Operaciones con cifras
significativas.
 Conocer las
diferentes áreas en
que se divida la física
para su estudio.
 Saber distinguir las
unidades
fundamentales de las
derivadas.
 Aprender a utilizar las
reglas para expresar
las cantidades física.
 Saber expresar y
efectuar operaciones
con potencias de 10.
Recomiende lecturas que
permitan al alumno
comprender las diferentes
áreas de aplicación de la
física.
Utilice videos científicos de
física que muestren el papel
importante que esta tiene.
Realice ejercicios sobre
operaciones con potencias
tanto de manera escrita
como utilizando la
calculadora.
30% Tareas.
60 % Primer Examen
Parcial.
10 % Por participación
acertada.
Para la evaluación de
exámenes y tareas se
asignará: ¼ del crédito por
el planteamiento del
problema, ½ por el
desarrollo y ¼ por llegar a la
respuesta
Unidad No.
2 VECTORES
Objetivo particular Que el alumno distinga la diferencia entre sistema de coordenadas y marco de referencia.
Desarrollará una idea intuitiva de vector y comprenda que las ideas de magnitud y
dirección son fundamentales en física y las aprenda a asociar con las definiciones de
posición, desplazamiento, velocidad y aceleración. Aprenderá a efectuar operaciones
elementales con vectores tanto desde el punto de vista geométrico como analítico.
Hrs. estimadas 10
Temas Resultados del aprendizaje Sugerencias didácticas Estrategias y criterios de
evaluación
3.1. Sistemas de
coordenadas y
sistemas o marcos de
 Identificar la
diferencia entre
sistema de referencia
Ejemplifique las diferencias
entre sistemas de
coordenadas y sistema de
30% Tareas.
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F1024 Introducción a la Mecánica 5/15
referencia.
3.2. Cantidades vectoriales y
escalares.
3.3. Componentes de un
vector.
3.3.1 Vectores base.
3.4. Elección de los
sistemas de
coordenadas.
3.5 Operaciones con
vectores.
3.5.1 Suma y resta de
vectores.
3.5.2 Representación
gráfica.
3.5.3 Otras operaciones.
3.6 Magnitud de un vector.
3.6. Vectores de posición,
desplazamiento,
velocidad y aceleración.
y sistema de
coordenadas.
 Poder efectuar
operaciones
elementales con
vectores.
 Saber que la posición,
desplazamiento,
velocidad y
aceleración tienen
una representación
vectorial.
referencia.
Muestre que para un mismo
sistema de referencias
pueden utilizarse diferentes
sistemas de coordenadas.
Defina el concepto de vector
en términos de las
coordenadas cartesianas y
los vectores unitarios kˆ ,jˆ
,iˆ.
Efectué operaciones con
vectores en una dos y tres
dimensiones.
Defina los conceptos de
vector de posición,
desplazamiento y
aceleración en tres
dimensiones.
60 % Segundo Examen
Parcial.
10 % Por participación
acertada.
Para la evaluación de
exámenes y tareas se
asignará: ¼ del crédito por
el planteamiento del
problema, ½ por el
desarrollo y ¼ por llegar a la
respuesta.
Unidad No.
3 CINEMÁTICA EN UNA DIMENSIÓN
Objetivo particular Comprender los conceptos de velocidad y aceleración y utilizarlos para describir la
variación temporal de la posición de una partícula. Mostrar que el movimiento en una
dimensión es un caso particular del movimiento en el espacio y saber adecuar las
ecuaciones de la cinemática a los casos de movimiento con velocidad constante, y
movimientos sometidos a la acción de la gravedad. Conocer cómo realizar y describir las
graficas de posición y velocidad en función del tiempo e identificar a la pendiente como la
velocidad y la aceleración respectivamente.
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Hrs. estimadas 15
Temas Resultados del aprendizaje Sugerencias didácticas Estrategias y criterios de
evaluación
4.1. Movimiento con
velocidad constante.
4.1.1. Gráfica de la posición
y la velocidad como
función del tiempo.
4.2. Movimiento con
aceleración constante.
4.2.1. Velocidad media.
4.2.2. Velocidad instantánea
y elconcepto de límite.
4.2.3. Aceleración media e
instantánea.
4.2.4. Movimiento rectilíneo.
4.2.5. Interpretación de
gráficas de posición o
velocidad en función del
tiempo.
4.2.6. Cuerpos en caída
libre.
 Entender el
significado de los
diferentes tipos de
velocidad y
aceleración.
 Saber deducir las
ecuaciones de la
cinemática.
 Comprender el
concepto de
velocidad y rapidez.
 Capacidad para
resolver problemas de
movimiento en una
dimensión.
 Realizar e interpretar
las gráficas de
posición y velocidad
como función del
tiempo.
Muestre que la cinemática
en una dimensión es un
caso particular del
movimiento en tres
dimensiones.
Puntualice la diferencia
entre rapidez y velocidad,
así como entre
aceleraciones media e
instantánea y a partir de
ellas obtenga las ecuaciones
para la cinemática.
Muestre el movimiento con
velocidad constante como
una particularidad de las
ecuaciones de movimiento.
Utilice el concepto de límite
para definir la velocidad
instantánea y aceleración
instantánea.
Trate el tiro parabólico y la
caída libre, como dos
movimientos independientes
en una dimensión e ilustre,
utilizando el concepto de
SEGUNDO EXAMEN
PARCIAL.
30% Tareas.
60 % Segundo Examen
Parcial.
10 % Por participación
acertada.
Para la evaluación de
exámenes y tareas se
asignará: ¼ del crédito por
el planteamiento del
problema, ½ por el
desarrollo y ¼ por llegar a la
respuesta.
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vector, cómo modificar las
ecuaciones cinemáticas
para cada caso.
Realice prácticas
demostrativas.
Unidad No.
4 CINEMÁTICA EN DOS DIMENSIONES
Objetivo particular Que el alumno aprenda a describir el movimiento en dos dimensiones descomponiéndolo
en dos movimientos en una dimensión independientes entre sí y comprenderá que las
ecuaciones que necesita para describir este movimiento son las mismas que utilizó en la
descripción del movimiento en una dimensión. Comprenderá la necesidad de elegir un
sistema de referencia adecuado para la descripción del movimiento.
Hrs. estimadas 15
Temas Resultados del aprendizaje Sugerencias didácticas Estrategias y criterios de
evaluación
5.1. Movimiento de
proyectiles.
5.2. Movimiento circular.
5.2.1. Descripción del
movimiento circular.
5.2.2. Movimiento circular
uniforme.
5.2.3. Rapidez y velocidad
en el movimiento
circular.
5.2.4. Aceleración
instantánea en el
 Saber cómo
descomponer el
movimiento
bidimensional en dos
movimientos
independientes en
una dimensión.
 Utilizar las ecuaciones
de la cinemática para
resolver problemas en
dos dimensiones.
Deduzca las ecuaciones
cinemáticas para el
movimiento en dos
dimensiones a partir de las
definiciones fundamentales
del desplazamiento,
velocidad y aceleración.
Ejemplifique los tipos más
comunes de movimiento en
el plano cuando cambia la
dirección del vector
TERCER EXAMEN
PARCIAL.
30% Tareas.
60 % Tercer Examen
Parcial.
10 % Exposición de
problemas y temas de
investigación.
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movimiento circular. velocidad, y cuando cambia
tanto su magnitud como su
dirección.
Para la evaluación de
exámenes y tareas se
asignará: ¼ del crédito por
el planteamiento del
problema, ½ por el
desarrollo y ¼ por llegar a la
respuesta.
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Unidad No.
5
DINÁMICA DE LA PARTÍCULA
Objetivo particular Comprender la relevancia de las leyes de Newton en el estudio del movimiento, su
aplicación a diferentes tipos de sistemas, así como diferenciar entre fuerzas reales e
inerciales.
Hrs. Estimadas: 10
Temas Resultados del
aprendizaje
Sugerencias didácticas Estrategias y criterios de
evaluación
5.1. Sistemas de referencia
5.2. Primera ley de Newton
5.3. Segunda ley de Newton
5.4. Tercera Ley de Newton.
5.5. Tipos de fuerzas: reales e
inerciales
5.6. Fuerzas de Fricción
El alumno:
- Distinguirá los sistemas de
referencia inerciales de los
no inerciales.
- Identificará a las fuerzas
como la causa de los
cambios en el estado de
movimiento de un objeto-
partícula y utilizará las leyes
que los rigen para predecir
el movimiento subsecuente
del mismo.
- Distinguirá entre fuerzas
reales y fuerzas inerciales
Se sugiere al profesor:
Presentar un diagrama o un
mapa conceptual sobre los
temas de esta unidad.
Presentar cada uno de los
temas resolviendo las
preguntas y problemas
relacionados con las leyes
del movimiento en diversas
circunstancias, destacando
situaciones que se
presentan en la vida
cotidiana.
También se pueden realizar
experimentos demostrativos
en clase, relacionados con
la temática analizada,
Evaluación deberá ser
continua considerando la
participación y la realización
de ejercicios en clase, así
como las tareas para llevar
a casa.
El profesor podrá designar
un porcentaje a cada uno
de los siguientes aspectos:
- Examen escrito: el primer
examen parcial.
- Exposiciones orales
- Tareas y
- Trabajo en equipo
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utilizando material
accesible.
Hacer uso de equipo
audiovisual para proyectar
diapositivas. Proyectar
películas cortas sobre las
Leyes de Newton o
encargar de tarea que los
estudiantes las busquen y
vean en la red Internet .
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Unidad No.
6
TRABAJO Y ENERGÍA
Objetivo particular Entender los conceptos de trabajo y energía, aprender la diferencia entre fuerzas
conservativas y no conservativas.
Hrs. Estimadas: 5
Temas Resultados del
aprendizaje
Sugerencias didácticas Estrategias y criterios de
evaluación
6.1. Producto escalar
6.2. Trabajo
6.3. Teorema del trabajo y la
energía cinética
6.4. Fuerzas conservativas y
energía potencial
6.5. Energía potencial del resorte
6.6. Energía potencial
gravitacional
6.7. Ley de conservación de la
energía mecánica
El alumno:
- Comprenderá el concepto
de trabajo en física y
calculará el trabajo
asociado con fuerzas de
distinta índole.
- Entenderá el concepto de
energía, y el papel
fundamental que juega en
el estudio de la física.
- Establecerá la
equivalencia entre trabajo y
energía.
- Distinguirá entre fuerzas
conservativas y no
conservativas.
- Aplicará la conservación
de la energía a diversos
Se sugiere que el profesor:
Presente un diagrama o un
mapa conceptual sobre los
temas de esta unidad.
Establezca el concepto de
trabajo y su relación con
otros conceptos como el de
energía y potencia.
Realice el cálculo del
trabajo asociado con
diferentes tipos de fuerzas.
Analice situaciones en
donde estén presentes
fuerzas de diversa índole,
utilizando el teorema del
trabajo y la energía.
Realice el análisis de
sistemas en los cuales la
energía mecánica se
Evaluación deberá ser
continua considerando la
participación y la realización
de ejercicios en clase, así
como las tareas para llevar
a casa.
Evaluación mediante el
segundo examen parcial,
los temas que se hayan
tratado.
El profesor podrá designar
un porcentaje a cada uno
de los siguientes aspectos:
- Examen escrito: el
segundo examen parcial.
- Exposiciones orales
- Tareas y
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tipos de sistemas
mecánicos
conserva.
Realice experimentos
demostrativos relacionados
con la temática.
Presentar cada uno de los
temas resolviendo las
preguntas y problemas
relacionados con dichos
temas.
Hacer uso de equipo
audiovisual para proyectar
diapositivas y películas
cortas sobre los temas de
Trabajo y Conservación de
la energía o encargar de
tarea que los estudiantes
busquen las películas y las
vean en la red Internet.
- Trabajo en equipo
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UnidadNo. 7 MOMENTO LINEAL
Objetivo particular Comprender los conceptos de momento lineal e impulso para sistemas de una o varias
partículas
Hrs. Estimadas: 5
Temas Resultados del
aprendizaje
Sugerencias didácticas Estrategias y criterios de
evaluación
7.1. Momento lineal para una
partícula
7.2. Impulso
7.3. Centro de masa
7.4. Segunda ley de Newton para
muchas partículas
7.5. Conservación del momento
El alumno:
- Comprenderá los
conceptos de momento
lineal para una partícula,
impulso, centro de masa y
el principio de conservación
del momento lineal.
- Utilizará las leyes de
Newton para describir el
movimiento del centro de
masa en un sistema
complejo.
Presentar un diagrama o un
mapa conceptual sobre los
temas de esta unidad.
Presentar cada uno de los
temas resolviendo las
preguntas y problemas
relacionados.
Hacer uso de equipo
audiovisual para proyectar
diapositivas y películas
cortas sobre los temas de
Momento lineal y colisiones.
Encargar de tarea que los
estudiantes busquen las
películas y las vean en en
la red Internet.
Con respecto al desarrollo
Evaluación deberá ser
continua considerando la
participación y la realización
de ejercicios en clase, así
como las tareas para llevar
a casa.
Evaluación mediante el
tercer examen parcial, los
temas que se hayan
tratado.
El profesor podrá designar
un porcentaje a cada uno
de los siguientes aspectos:
- Examen escrito: tercer
examen parcial.
- Exposiciones orales
- Tareas y
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del temario, se sugiere que
el profesor:
Destaque que para el
análisis de las colisiones es
necesario una nueva
variable dinámica a la que
se denomina momento
lineal.
Resalte la relación que
existe entre la fuerza que
actúa sobre un objeto en
una colisión y el cambio de
su momento lineal.
Establezca las condiciones
que deben cumplirse para
que el momento lineal total
permanezca constante.
Muestre mediante ejemplos
que el movimiento de
traslación de un sistema de
partículas puede analizarse
mediante las leyes de Newton,
como si toda la masa se
concentrara en el centro de
masa y como si la fuerza
externa total se aplicara en ese
punto.
Realice experimentos
demostrativos relacionados
con la temática.
- Trabajo en equipo
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Bibliografía básica
Serway R. A. y Jewett, J.W. (2008) Física para Ciencias e ingenierías, Vol. I. 7ª Ed. México: Thomson.
Halliday, D.,Resnick, R. y Walker, J.(2006) Fundamentos de Física vol. I, 6ª Ed. Mèxico: CECSA.
Bolton, J. (2000). Classical Physics of Matter: Institute of Physics Publishing.
Tipler, P. A. (1999). Física: Vol. I, Editorial Reverté.
Huggins, E. (1999). Physics 2000: Moose Mountain Digital Press, Etna, New Hampshire.
Hewitt, P. (2001). Fìsica Conceptual: Editorial Trillas México.
Bibliografía complementaria
Serway, R.A. (2009). Fundamentos de Física Vol. I .México:) Cengage Learning Latinoamérica.
Edwards, G., Frederick, S., Malcolm, S. (1991). Física Clásica y Moderna: Mc Graw Hill. España.
Lea, S., Burke, R. (1999). Física: La Naturaleza de las Cosas: Vol 1 Editorial International, Thomson Editores.