Plan De Curso Fisica General I

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA VICERRECTORADO ACADEMICO SUBPROGRAMA DE DISEÑO ACADÉMICO ÁREA: INGENIERÍA CARRERA: INGENIERÍA DE SISTEMAS

PLAN DE CURSO I. IDENTIFICACIÓN Nombre:

FÍSICA GENERAL I

Código:

300

U.C:

04

Carreras:

Ingeniería de Sistemas, Ingeniería Industrial y Licenciatura en Educación Mención Matemática.

Códigos:

236, 280, 508

Semestre:

III

Prelaciones: Matemáticas II (179) Autor:

Asesores:

MSc. Rafael A. López Frontado (Especialista de contenido) Correo electrónico: [email protected] Teléfono: (0212)-555-2356 MSc. Judit Carvallo (Coordinadora de la carrera) Lic. Carmen Velásquez (Evaluadora de la carrera)

Diseñador académico: MSc. Antonio Alfonso (Diseñador de instrucción) Nivel Central Caracas, Octubre 2006

Plan de Curso de Física General I

Elaborado por Prof. Rafael A. López Frontado

UNA-2006

2

II

FUNDAMENTACIÓN La asignatura Física General I, constituye la primera parte del bloque de las ciencias básicas relacionadas con la Física, y como tal es la ciencia que estudia los fenómenos naturales, analizando los componentes de la materia y sus interacciones mútuas. Es un curso teórico práctico, que le proporciona al estudiante de ingeniería los conceptos básicos fundamentales necesarios para una mejor comprensión de los fenómenos a estudiar durante su carrera. Además coadyuva en el carácter de análisis y de razonamiento crítico que debe privar en todo ingeniero para la resolución de problemas presentes durante su gestión profesional. En la Universidad Nacional Abierta, el curso de Física General I está incluido en el pensum de las carreras de Ingeniería, tanto de Sistemas como en la Industrial, y en la licenciatura de Educación Mención Matemática, como un curso básico de carácter obligatorio, una vez que el estudiante haya adquirido un conocimiento previo y la destreza del cálculo diferencial e integral. El curso proporciona una explicación sistemática de los fenómenos naturales, aplicando los conceptos y principios básicos fundamentales de la mecánica clásica, necesaria para que el estudiante de ingeniería pueda comprender los conocimientos adquiridos en otras asignaturas subsiguientes del pensum de su carrera, tales como Física General II, arquitectura de computador, mecánica racional, termofluidos, electrotecnia entre otras. Para lograr los rasgos señalados en el curso, el estudiante utilizará un paquete instruccional, el cual cubre en su totalidad las expectativas del curso, y está constituido por: -

Física General I, UNA, Texto básico elaborado por especialistas de la Universidad. Y cualquiera de los textos complementarios recomendados: Física para Ciencias e Ingeniería, Tomo I, R. A. Serway y John W. Jewett Jr. 6ª Edición, Thomson. Física Universitaria, Tomo I, Young y Freedman, 11ª Edición, Pearson Addison Wesley. Física, Tomo I, Resnick, Halliday y Krane, CECSA. Complementan el paquete los siguientes materiales de apoyo: Un Problemario (UNA, Rafael López Frontado), que proporciona al estudiante un procedimiento lógico en el planteamiento y desarrollo de las diferentes variantes que asume la aplicación de los procesos propios de la asignatura. Un Material Instruccional de Apoyo (MIA), UNA, Rafael López Frontado, que permite al estudiante la comprensión global de la asignatura.

Plan de curso Física General I

Elaborado por Prof Rafael A. López Frontado

– UNA 2006

3 III.

PLAN DE EVALUACION ORIENTACIONES GENERALES

MODALIDAD

OBJETIVO

•

Las pruebas son de modalidad presencial y desarrollo.

PRIMERA PARCIAL

1, 2, 3, y 4

•

Para aprobar la asignatura, el estudiante debe lograr 5 objetivos.

SEGUNDA PARCIAL

5, 6, 7 y 8

PRUEBA INTEGRAL

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, y 8

•

El nivel corrector está asignado a los Centros Locales, a excepción de los Centros Locales Anzoátegui y Nueva Esparta cuyo nivel corrector es Nivel Central.

CONTENIDO MÓDULOS: I y II UNIDADES: 1, 2, 3 y 4 MÓDULO: III UNIDADES: 5, 6, 7 y 8 MÓDULOS: I, II y III UNIDADES: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 y 8

M I

U 1

O 1

OBJETIVOS Obtener la posición, velocidad y aceleración a partir de sus condiciones iniciales.

II

2 3

2 3

Resolver problemas de diferentes tipos de movimientos de una partícula. Aplicar las leyes de Newton en la resolución de problemas de dinámica de una partícula.

4

4

5

5

Aplicar los conceptos de Trabajo, Energía y Potencia en la resolución de problemas de dinámica de una partícula. Aplicar los conceptos de Momento Lineal y la 1ª ley fundamental de la mecánica en la resolución de problemas de dinámica de sistemas de partículas.

6

6

Aplicar los conceptos de Trabajo, Energía y Potencia en la resolución de problemas de sistemas de partículas.

7

7

Aplicar los conceptos de Momento Angular y la 2ª ley fundamental de la mecánica en la resolución de problemas de dinámica de sistemas de partículas.

8

8

Aplicar los conceptos de la dinámica de sistemas de partículas al estudio de Cuerpos Rígidos, y/o al movimiento gravitatorio universal, y/o al estudio de las oscilaciones mecánicas, y/o al estudio de los fluidos.

III

Plan de curso Física General I

Elaborado por Prof Rafael A. López Frontado

– UNA 2006

4 IV. DISEÑO DE LA INSTRUCCIÓN DEL CURSO OBJETIVO DEL CURSO: Aplicar de manera analítica, creativa y lógica, los conceptos y principios básicos de la mecánica clásica de sistemática a los fenómenos naturales. OBJETIVO 1

manera

CONTENIDO Mediciones físicas. Sistemas de unidades. Vectores y aplicaciones. Vectores posición, desplazamiento, velocidad y aceleración. Ecuaciones de la trayectoria. Operaciones inversas.

2

Movimiento en una dimensión. Movimiento en el plano: parabólico y circular.

3

Leyes de Newton. Tipos de fuerzas. Fuerza de roce. Fuerza elástica. Dinámica en el movimiento circular.

4

Definición de Trabajo., Energía cinética y potencial. Potencia. Teorema trabajo y energía. Principio de Conservación de Energía.

5

Definición de Momento Lineal. Centro de Masa. Momento Lineal para un sistema de partículas. Impulso. 1ª ley fundamental de la mecánica.

6

Energía cinética para un sistema de partículas. Colisión (o Choque). Relación trabajo y energía para un sistemas de partículas.

7

Definición de Momento Angular. Momento Angular para un sistema de partículas. Momento de Inercia. Momento de Torsión. 2ª ley fundamental de la mecánica. Principio de conservación de Momento Angular.

8

Dinámica de Cuerpos Rígidos. Tipos de movimientos de Cuerpos Rígidos: traslación, rotación y rototraslación. Trabajo y energía para Cuerpos Rígidos. Equilibrio de Cuerpos Rígidos. Ley de Gravitación Universal, Leyes de Kepler. Aplicación de la ley de Gravitación Universal. Movimiento Armónico Simple, Energía en Movimiento Armónico Simple, Movimiento Amortiguado, Movimiento Forzado. Estado de la materia. Estática de Fluidos (o Hidrostática). Dinámica de Fluidos (o Hidrodinámica).

Plan de curso Física General I

Elaborado por Prof Rafael A. López Frontado

– UNA 2006

5 ORIENTACIONES GENERALES •

La consulta del Plan de Curso es de carácter obligatorio, el mismo está disponible en la Biblioteca del Centro Local.

•

El Texto UNA, el Problemario y el Material Instruccional de Apoyo, lo entregarán en el almacén del Centro Local, previa presentación del comprobante de inscripción de la asignatura.

•

Los Textos complementarios están disponibles en la Biblioteca del Centro Local como servicio de préstamo en sala y préstamo circulante.

•

Es importante aclarar que el estudiante puede lograr una buena comprensión del tema, usando el texto de Física General I, UNA y cualquiera de los otros tres textos recomendados.

•

Es importante que el estudiante entienda los conceptos básicos presentados en cada tema.

•

Los conocimientos adquiridos en cada objetivo son necesarios para comprender los contenidos de los objetivos subsiguientes.

•

Use la técnica que le facilite la comprensión del contenido.

•

Lea detenidamente los ejemplos presentados en los textos recomendados, en el Material Instruccional de Apoyo (MIA) y en el Problemario.

•

Resuelva los ejemplos y obtenga la solución.

•

Si el estudiante no resuelve correctamente un problema dado, se le recomienda leer nuevamente el contenido del objetivo correspondiente.

•

Anote las dudas que se le presenten y consulte al asesor de su Centro Local.

Plan de curso Física General I

Elaborado por Prof Rafael A. López Frontado

– UNA 2006

6 OBJETIVO 1

OBJETIVO 2

ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Con el fin de lograr la comprensión del contenido de este objetivo, es necesario que el estudiante realice lectura de los conceptos explicitados en: A) Texto Física General I, UNA. Unidad 1.- Magnitudes y Medidas. Unidad 2.- Magnitudes Vectoriales. Unidad 3.- Cinemática del Punto Material. B) Física para Ciencias e Ingeniería, Serway y Jewett Jr. Capítulo 1.- Física y Mediciones. Capítulo 3.- Vectores. Capítulo 2.- Movimiento en una Dimensión. C) Física Universitaria, Young y Freedman. Capítulo 1.- Unidades, Cantidades Física y Vectores. Capítulo 2.- Movimiento a lo largo de una línea. D) Física, Resnick, Halliday y Krane. Capítulo 1.- Mediciones. Capítulo 3.- Vectores. Capítulo 2.- Movimiento en una dimensión. E) Material Instruccional de Apoyo de Física General I. Unidad 1.- Movimiento de una partícula. En los textos recomendados resuelva los problemas propuestos, para que tenga mejor dominio del tema.

ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Se presentarán problemas relacionados con la posición, velocidad y/o aceleración de una partícula, donde el estudiante debe aplicar los conceptos básicos correspondientes a este objetivo.

ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Con el fin de lograr la comprensión del contenido de este objetivo es necesario que el estudiante realice lectura de los conceptos explicitados en: A) Texto Física General I, UNA. Unidad 4: Movimiento Rectilíneo, Plano y Circular. B) Física para Ciencias e Ingeniería, Serway y Jewett Jr. Capítulo 4: Movimiento en dos Dimensiones. Capítulo 10: Rotación de Objetos Rígidos alrededor de un eje fijo. C) Física Universitaria, Young y Freedman. Capítulo 3: Movimiento en dos y tres dimensiones. Capítulo 9: Rotación de Cuerpos Rígidos. D) Física, Resnick, Halliday y Krane. Capítulo 4: Movimiento bi y tridimensionalCapítulo 11: Cinemática de la Rotación. E) Material Instruccional de Apoyo de Física General I. Unidad 2: Tipos de movimiento. Para adquirir un mejor dominio del tema correspondiente a este objetivo, resuelva los problemas propuestos, en los textos recomendados.

ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Se presentarán problemas relacionados con el movimiento descrito por una partícula, en términos del espacio y tiempo, sin tomar en cuenta las causas que lo producen, donde el estudiante aplicará los conceptos explicitados y los diagramas de movimiento propuestos en los textos, en el material instruccional de apoyo y en el problemario, para su resolución.

Plan de curso Física General I

Elaborado por Prof Rafael A. López Frontado

Procedimiento: Se evaluará con más énfasis el dominio sobre los conceptos, mostrado por el estudiante en la obtención de los resultados. Instrumento: Prueba presencial de desarrollo, en la cual se incluirán preguntas relacionadas con este tema, entre otros. Momento: Primera Prueba Parcial y la Prueba Integral.

Procedimiento: Se evaluará con mayor énfasis el dominio de los conceptos en la obtención de los resultados. Instrumento: Prueba presencial de desarrollo, en la cual se incluirán preguntas relacionadas con este tema, entre otros. Momento: Primera Prueba Parcial y la Prueba Integral.

– UNA 2006

7 OBJETIVO 3

ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Con el fin de lograr la comprensión del contenido de este objetivo, es necesario que el estudiante realice la lectura de los conceptos explicitados en: A) Texto Física General I, UNA. Unidad 6: Principios Fundamentales de la Dinámica. B) Física para Ciencias e Ingeniería, Serway y Jewett Jr. Capítulo 5: Las Leyes de Movimiento. Capítulo 6: Movimiento Circular y otras aplicaciones de las leyes de Newton. C) Física Universitaria, Young y Freedman. Capítulo 4: Leyes de Newton de Movimiento. Capítulo 5: Aplicaciones de las leyes de Newton. D) Física, Resnick, Halliday y Krane. Capítulo 5. Fuerzas y las leyes de Newton. Capítulo 6: Dinámica de las partículas. E) Material Instruccional de Apoyo de Física General I. Unidad 3: Leyes de Newton y sus aplicaciones. Para obtener un mejor dominio del contenido del objetivo, resuelva los problemas propuestos en los textos recomendados.

OBJETIVO 4

ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Con el fin de lograr la comprensión del contenido de este objetivo, es necesario que el estudiante realice la lectura de los conceptos explicitados en: A) Texto Física General I, UNA. Unidad 7: Trabajo, Potencia y Energía. B) Física para Ciencias e Ingeniería, Serway y Jewett Jr. Capítulo 7: Energía y transferencia de Energía.. Capítulo 8: Energía Potencial. C) Física Universitaria, Young y Freedman. Capítulo 6: Trabajo y Energía Cinética. Capítulo 7: Energía Potencial y Conservación de la Energía. D) Física, Resnick, Halliday y Krane. Capítulo 7: Trabajo y Energía. Capítulo 8: Conservación de energía. E) Material Instruccional de Apoyo de Física General I. Unidad 4: Trabajo y Energía. En los textos recomendados resuelva los problemas propuestos, para que tenga mejor dominio del contenido del objetivo.

Plan de curso Física General I

Elaborado por Prof Rafael A. López Frontado

ESTRATEGIA DE EVALUACIÓN Se presentarán problemas relacionados con la mecánica clásica propuesta por Newton, para que el estudiante aplique las leyes de Newton en la resolución de los problemas de dinámica de partícula. Procedimiento: Se evaluará con mayor énfasis en el dominio de los conceptos, en la obtención de los resultados. Instrumento: Prueba presencial de desarrollo, en el cual se incluirán problemas relacionados con el tema, entre otros. Momento: Primera Prueba Parcial y la Prueba Integral.

ESTRATEGIA DE EVALUACIÓN Se presentarán problemas para que el estudiante aplique los conceptos de trabajo, energía y potencia en problemas de dinámica de partículas. Procedimiento: Se evaluará con más énfasis el dominio sobre los conceptos, mostrado por el estudiante en la obtención de los resultados. Instrumento: Prueba presencial de desarrollo, en la cual se incluirán preguntas relacionadas con este tema, entre otros. Momento: Primera Prueba Parcial y Prueba Integral.

– UNA 2006

8 OBJETIVO 5

ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Con el fin de lograr la comprensión del contenido de este objetivo, es necesario que el estudiante realice la lectura de los conceptos explicitados en: A) Texto Física General I, UNA. Unidad 8: Cantidad de Movimiento y Momento Angular. B) Física para Ciencias e Ingeniería, Serway y Jewett Jr. Capítulo 9: Cantidad de Movimiento Lineal y Colisiones. C) Física Universitaria, Young y Freedman. Capítulo 8: Cantidad de Movimiento, Impulso y Choques. D) Física, Resnick, Halliday y Krane. Capítulo 9: Sistemas de Partículas. Capítulo 10: Colisiones. E) Material Instruccional de Apoyo de Física General I. Unidad 5: Momento Lineal. Para adquirir un mejor dominio del contenido de este objetivo, resuelva los problemas propuestos en los textos recomendados.

OBJETIVO 6

ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Con el fin de lograr la comprensión del contenido de este objetivo, es necesario que el estudiante realice la lectura de los conceptos explicitados en: A) Texto Física General I, UNA. Unidad 7: Trabajo, Potencia y Energía. B) Física para Ciencias e Ingeniería, serway y Jewett Jr. Capítulo 9: Cantidad de Movimiento Lineal y Colisiones. Capítulo 10: Rotación de un Cuerpo Rígido alrededor de un eje fijo. C) Física Universitaria, Young y Freedman. Capítulo 8: Cantidad de Movimiento, Impulso y Choques. Capítulo 9: Rotación de Cuerpos Rígidos. D) Física, Resnick, Halliday y Krane. Capítulo 9: Sistemas de partículas. Capítulo 10: Colisiones. Capítulo 12: Dinámica de rotación. E) Material Instruccional de Apoyo de Física General I. Unidad 6: Momento Lineal. Resuelva los problemas presentados en los textos recomendados, para que adquiera un mejor dominio de contenido de este objetivo.

Plan de curso Física General I

Elaborado por Prof Rafael A. López Frontado

ESTRATEGIA DE EVALUACIÓN Se presentarán problemas relacionados con el movimiento de sistemas de partículas, para que el estudiante aplique los conceptos de momento lineal y la 1ª ley fundamental de la mecánica, en problemas de dinámica de dichos sistemas. Procedimiento: Se evaluará con más énfasis el dominio sobre los conceptos mostrados, en la obtención de los resultados. Instrumento: Prueba presencial de desarrollo, en la cual se incluirán preguntas relacionadas con este tema entre otros. Momento: Segunda Prueba Parcial y la Prueba Integral. ESTRATEGIA DE EVALUACIÓN Se presentarán problemas relacionados con el movimiento de sistemas de partículas, para que el estudiante aplique los conceptos de trabajo, energía y potencia en problemas de dinámica de de dichos sistemas. Procedimiento: Se evaluará haciendo énfasis en el dominio de los conceptos mostrado por el estudiante en la obtención de los resultados. Instrumento: Prueba presencial de desarrollo, en la cual se incluirán preguntas relacionadas con este tema, entre otros. Momento: Segunda Prueba Parcial y Prueba Integral.

– UNA 2006

9 OBJETIVO 7

ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Para que el estudiante logre la comprensión del contenido de este objetivo, es necesario que realice la lectura de los conceptos explicitados en: A) Texto Física General I, UNA. Unidad 8.- Cantidad de Movimiento y Momento Angular. B) Física para Ciencias e Ingeniería, Serway y Jewett Jr. Capítulo 10.- Rotación de un Objeto Rígido alrededor de un eje fijo. Capítulo 11.- Cantidad de Movimiento Angular.. C) Física Universitaria, Young y Freedman. Capítulo 10.- Dinámica del Movimiento Rotacional. D) Física, Resnick, Halliday y Krane. Capítulo 12.- Dinámica de Rotación. Capítulo 13.- Ímpetu Angular. E) Material Instruccional de Apoyo de Física General I. Unidad 7.- Momento Angular. Resuelva los problemas propuestos en los textos recomendados, para que pueda adquirir un mejor dominio del contenido de este objetivo.

OBJETIVO 8

ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Para que el estudiante logre la comprensión del contenido del presente objetivo, es necesario que realice la lectura de los conceptos explicitados en: A) Texto Física General I, UNA. Unidad 11.- Dinámica de los Sistemas Rígidos. Unidad 13.- Estática. Unidad 9.- Gravitación Universal. Unidad 12.- Nociones de la Teoría de las Oscilaciones. Unidad 14.- Hidrostática e Hidrodinámica. B) Física para Ciencias e Ingeniería, Serway y Jewett Jr. Capítulo 10.- Rotación de un Cuerpo Rígido alrededor de un eje fijo. Capítulo 11.- Cantidad de Movimiento Angular. Capítulo 12.- Equilibrio Estático y Elasticidad. Capítulo 14.- Ley de Gravedad. Capítulo 13.- Movimiento Oscilatorio. Capítulo 15.- Mecánica de Fluidos. C) Física Universitaria, Young y Freedman. Capítulo 9.- Rotación de Cuerpos Rígidos. Capítulo 10.- Dinámica del Movimiento Rotacional. Capítulo 11.- Equilibrio y Elasticidad. Capítulo 12.- Gravitación.

Plan de curso Física General I

Elaborado por Prof Rafael A. López Frontado

ESTRATEGIO DE EVALUACIÓN Se presentarán problemas que describan el movimiento de sistemas de partículas, para que el estudiante aplique los conceptos de momento angular y la 2ª ley fundamental de la mecánica, en problemas correspondientes al tema . Procedimiento: Se evaluará con más énfasis el dominio por parte del estudiante sobre los conceptos en la obtención de los resultados. Instrumento: Prueba presencial de desarrollo, en la cual se incluirán preguntas relacionadas con el tema, entre otros. Momento: Segunda Prueba Parcial y Prueba Integral. ESTRATEGIA DE EVALUACIÓN Se presentarán problemas relacionados con el contenido de este objetivo, para que el estudiante aplique los conceptos de la dinámica de sistemas de partículas en cuerpos de cuerpos Rígidos y/o de Gravitación y/o de Oscilaciones Mecánicas y/o de Fluidos. Procedimiento: Se evaluará con más énfasis el dominio de los conceptos en la obtención de los resultados. Instrumento: Prueba presencial de desarrollo, en la cual se incluirán preguntas relacionadas con el tema, entre otros. Momento: Segunda Prueba Parcial y Prueba Integral.

– UNA 2006

10

D)

E)

Capítulo 13.- Movimiento Periódico. Capítulo 14.- Mecánica de Fluidos. Física, Resnick, Halliday y Krane. Capítulo 12.- Dinámica de Rotación. Capítulo 13.- Ímpetu Angular. Capítulo 14.- Equilibrio de Cuerpos Rígidos. Capítulo 16.- Gravitación. Capítulo 15.- Oscilaciones. Capítulo 17.- Estática de Fluidos. Capítulo 18.- Dinámica de Fluidos. Material Instruccional de Apoyo de Física General I. Unidad 8.- Dinámica de Cuerpos Rígidos. Unidad 9.- Movimiento Oscilatorio. Unidad 10.- Movimiento Gravitatorio. Unidad 11.- Fluidos.

Para adquirir un mejor dominio del contenido de este objetivo, resuelva los problemas propuestos en los textos recomendados.

Plan de curso Física General I

Elaborado por Prof Rafael A. López Frontado

– UNA 2006

V. BIBLIOGRAFÍA Obligatoria Texto de la asignatura (1985), Física General I, UNA. Física, Resnick, Halliday y Krane, Tomo I, (1997), 4ª Edición, México, Compañía Editorial Continental S. A. (CECSA). Física Universitaria, Young H.D., Freedman R.A., (Sears y Zemansky), Volumen 1, (2004), 11ª Edición, México, Pearson, Addison Wesley. Física para Ciencias e Ingeniería, Serway R.A., y Jewett Jr J.W., Tomo I (2005), 6ª Edición, México, Thomson. Complementaria Física, Alonso M. y Finn E., Volumen I, (1976), Colombia, Fondo Educativo Interamericano, S:A: Fundamento de Física, Blatt F., (1991), 3ª Edición, México, Prentice Hall Interamericano S.A. Física para Estudiantes de Ciencias e Ingeniería, Bueche E:J:, (1990), 4ª Edición, México, NcGraw Hill Interamericana de México. Física para Universitarios, Giancoli, D:C:, Volumen I, (2002), 3ª Edición, México, Prentice Hall. Física para Ciencias e Ingeniería, Fishbane, Gasiorowicz, Thornton (1994), Volumen I, 1ª Edición, Prentice Hall Hispanoamericana S:A:

Plan de Curso de Física General I

Elaborado por Prof. Rafael A. López Frontado

UNA-2006