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• Sergio Calderon Gonzalez

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Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Vicerrectoría de Docencia Dirección General de Educación Superior Facultad de Ingeniería

PLAN DE ESTUDIOS (PE): LICENCIATURA EN INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

AREA: CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

ASIGNATURA: MECÁNICA DE SÓLIDOS I

CÓDIGO: IMEM-006

CRÉDITOS: 5

FECHA: Febrero 2009.

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INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Vicerrectoría de Docencia Dirección General de Educación Superior Facultad de Ingeniería 1.

DATOS GENERALES Nivel Educativo: Licenciatura Nombre del Plan de Estudios: Licenciatura en Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Modalidad Académica: Mixta

Nombre de la Asignatura: Mecánica de Sólidos I

Ubicación: Nivel básico (Ingeniería Aplicada) Correlación: Asignaturas Precedentes: Precálculo, Estática. Asignaturas Consecuentes: Mecánica de sólidos II. Conocimientos: Matemáticas (integrales, derivadas, determinantes, matrices y sistemas de ecuaciones), fuerzas (equilibrio, cortantes, esfuerzos, pares, producto punto, cruz, etc.). Habilidades: Manejo de equipo de cálculo, y tablas de medición y Conocimientos, habilidades, actitudes y factores de cálculo. valores previos: Actitudes: Actitud positiva a la resolución de problemas, tolerancia a las demostraciones matemáticas mediante la simulación tangible de los conceptos descritos (prácticas), respeto y disposición para el trabajo en equipo, y una clara orientación al trabajo por objetivos.

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Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Vicerrectoría de Docencia Dirección General de Educación Superior Facultad de Ingeniería 2. CARGA HORARIA DEL ESTUDIANTE (Ver matriz 1) Teoría

Práctica

Total de horas por periodo

Horas teoría y práctica (16 horas = 1 crédito)

3

2

80

5

Total

48

32

80

5

Horas por periodo Concepto

Número de créditos

3. REVISIONES Y ACTUALIZACIONES

Autores:

Ing. Rafael Ramírez Álvarez, Ing. Guillermo Muñoz Cordero, M.I. J. Ignacio Morales Hernández, Ing. Rosendo Reyes Pérez

Fecha de diseño: Noviembre 2003 Fecha de la última actualización: Febrero 2009 Fecha de aprobación por parte de la 21/07/2011 academia de área Fecha de aprobación por parte de CDESCUA Fecha de revisión del Secretario 21/07/2011 Académico M.C. Antonio Macías Cervantes, Dr. Martín Salazar V., Ing. Miguel Moreno S., Dr. Nicolás Grijalva y Ortiz, Ing. Ezequiel Revisores: Grande T., Dr. Alejandro Bautista H., Ing. Víctor Galindo López, Dr. Filiberto Candia García, Se revisó el contenido, se hicieron cambios en el orden de los Sinopsis de la revisión y/o temas, se incluyeron mas temas y se modificaron objetivos, actualización: estrategias de aprendizaje y se incluyeron técnicas didácticas.

4. PERFIL DESEABLE DEL PROFESOR (A) PARA IMPARTIR LA ASIGNATURA: Disciplina profesional: Licenciatura en Ingeniería Mecánica, Ingeniería Mecánica Eléctrica, Ingeniería Civil y afín. Nivel académico: Maestría o Licenciatura con mínimo de 5 años de experiencia laboral. Experiencia docente: Deseable. Experiencia profesional: 3 años de experiencia en la industria.

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Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Vicerrectoría de Docencia Dirección General de Educación Superior Facultad de Ingeniería 5. OBJETIVOS: Educacional: Conocer el comportamiento mecánico de los cuerpos sólidos, sobre la base de los conceptos fundamentales de la fuerza, esfuerzo, deformación y desplazamientos, así como las características de ductilidad, rigidez, resistencia, con fragilidad, resiliencia y tenacidad y estabilidad de los sólidos continuos. Habilitándole para el manejo correcto de las propiedades físicas y mecánicas en base a las propiedades geométricas y mecánicas del material para el dimensionado de los elementos mecánicos. 5.2. General: Que el alumno adquiera los conocimientos teóricos sobre el comportamiento de los materiales a la acción de las cargas aplicadas, sus características geométricas y sus reacciones a las fuerzas axiales, cortantes y momento flexionante.

5.3. Específicos: 

Reconocer la Normatividad del dibujo



Utilizar la simbología



Uso general del software para dibujo mecánico

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Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Vicerrectoría de Docencia Dirección General de Educación Superior Facultad de Ingeniería 6. REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA ASIGNATURA:

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Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Vicerrectoría de Docencia Dirección General de Educación Superior Facultad de Ingeniería 7. CONTENIDO Unidad

I. Introducción

II. Características geométricas de las secciones planas.

Contenido Temático/Actividade s de aprendizaje Conocerá las 1.1 OBJETO Y hipótesis ALCANCE DEL fundamentales RECURSO. de la mecánica 1.2 DESARROLLO de los cuerpos HISTÓRICO DE LA sólidos MECÁNICA DE continuos, SÓLIDOS. homogéneos, 1.3 PROBLEMA isotrópicos FUNDAMENTAL DE deformables. LA MECÁNICA DE SÓLIDOS. Conocerá los conceptos de 1.4 HIPÓTESIS las cantidades BÁSICA DEL intensivas del CUERPO SÓLIDO medio DEFORMABLE. continuo; esfuerzo y CONCEPTOS DE deformación FUERZA, unitaria. ESFUERZO, DEFORMACIÓN Y Conocerá la DESPLAZAMIENTO. relación que tiene esta DEFINICIÓN DE asignatura con RESISTENCIA, el análisis, RIGIDEZ Y diseño y ESTABILIDAD. construcción de Estructuras y Máquinas. Objetivo Específico

Conocerá las definiciones fundamentales de las características geométricas.

2.1 INTRODUCCIÓN. 2.2 CONCEPTO Y DEFINICIÓN DE SECCIÓN PLANA. 2.3 INFLUENCIA DE LA GEOMÉTRIA DE LAS SECCIONES PLANAS EN EL Determinará los valores de COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE LOS las características CUERPOS SÓLIDOS. geométricas

Bibliografía Básica

Complementaria

Gere, James M. Mecánica de materiales México: Internacional Thomson Editores, 2006.

Thimoshenko S.P. RESISTENCIA DE MATERIALES 2 TOMOS, Espasa _ Calpe. Madrid a España1957.

Mott, Robert L. Resistencia de materiales aplicada México: Prentice Hall Hispanoamericana, 1996. GERE Y THIMOSHENKO S.P. MEXICANA DE MATERIALES, Internacional Thomson Editores, cuarta edición, México D.F. 1998. Popov E.P. INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA DE SÓLIDOS, WhileyLimusa primera edición, México D.F. 1998.

Beer F.P y Johnston E.R. Mecánica de materiales, Mc Grawn Hill segunda edición 1998. Bickford. W.B. MECHANICS OF SOLIDCONCEPTS AND APLICATION, primera edición, IRWIN N.Y. U.S.A. 1999.

Lardner T.J. y Archer R.R. MECÁNICA DE SÓLIDOS, McGraw Hill Interamericana Editores. México D.F. 1996.

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Objetivo Específico de las secciones planas homogéneas y continuas. Conocerá los teoremas básicos para la transformación de sistemas de referencia.

Contenido Temático/Actividade s de aprendizaje 2.4CARACTERÍSTIC AS DE LAS SECCIONES PLANAS. a) Área. b) Momento de primer orden con respecto a ejes dados. c) Centroide. d) Momento de segundo orden con respecto a ejes dados. e) Radios de giro de la sección con respecto a ejes dados f) Momento de segundo orden polar con respecto a un punto. g) Producto de la inercia con respecto a ejes dados. h) Ejemplos por integración. Tablas de características de secciones planas típicas. 2.5 LA TRANSLACIÓN DE EJES. a) Teorema de steiner. b) Ejemplos de aplicación. 2.6 LA ROTACIÓN DE EJES. a) Ecuaciones de transformación. b) Ejemplos de aplicación. 2.7 EJES PRINCIPALES DE

Bibliografía Básica

Complementaria

Crandall S.H., Dahl N.C., et al INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA DE SÓLIDOS, McGraw Hill, Madrid, España1966.GHA USI, M.S

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III. Propiedades mecánicas de los materiales

Objetivo Específico

Conocerá el comportamient o y las propiedades mecánicas de los materiales estructurales. Determinará las propiedades mecánicas a partir de las pruebas mecánicas normalizadas.

Contenido Temático/Actividade s de aprendizaje INERCIA. a) Momentos de inercia principales b) Circulo de Morh de inercias. c) Solución gráfica. 2.8 SECCIONES COMPUESTAS. a) Ejemplos prácticos b) Teorema fundamental del cálculo. c) Teorema de Varignon. 2.9 EJEMPLOS DE APLICACIÓN.

Bibliografía Básica

Complementaria

3.1CLASIFICACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES. 3.2 MECÁNISMO CAUSA-EFECTO SOLUCIÓN DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS a) Relación fuerzadesplazamiento b) Relación esfuerzo- deformación unitaria Ley de Hooke y los tipos de relaciones. 3.3 ENSAYE MECÁNICO DE LOS MATERIALES DE INGENIERÍA a)Ensayes normalizados y su variabilidad b)Máquina de ensaye universal

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Objetivo Específico

Contenido Temático/Actividade s de aprendizaje c)Ensaye a tensión c.1) Gráfica esfuerzo normal- deformación unitaria del acero estructural a tensión. c.2) Módulo de elasticidad, relación de Poisson y módulo de rigidez al corte. c.3) Gráfica esfuerzo normal-deformación unitaria del aluminio estructural a tensión. d) Ensaye a compresión d.1) Gráfica esfuerzo normal-deformación unitaria del acero estructural a compresión. d.2) Gráfica esfuerzo normal-deformación unitaria del aluminio estructural a compresión. d.3) Gráfica esfuerzo normal-deformación unitaria del concreto hidráulico a compresión. e) Ensaye al cortante. e.1) Gráfica esfuerzo normal-deformación unitaria del acero estructural a cortante directo. 3.4 PROPIEDADES MECÁNICAS ÍNDICE DE LOS MATERIALES. a) Comportamien to elástico-plástico-

Bibliografía Básica

Complementaria

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Objetivo Específico

Conocerá las uniones y apoyo básicos de las estructuras.

IV. Fuerza axial, fuerza cortante y momento flexionante en barras de eje recto.

Conocerá la metodología general para determinar las fuerzas axiales, las fuerzas cortantes y los momentos flexionantes en barras prismáticas de eje recto.

Contenido Temático/Actividade s de aprendizaje viscoso b) Evaluación de las propiedades mecánicas 3.5 EFECTOS DEL MEDIO AMBIENTE EN LA RESPUESTA MECÁNICA DE LOS MATERIALES. 3.6 TABLA DE PROPIEDADES MECÁNICAS PROMEDIO Y SUS COMENTARIOS a) Integración de las ecuaciones de equilibrio interno b) Ejemplos de aplicación.

Bibliografía Básica

Complementaria

4.1 INTRODUCCIÓN. 4.2 DEFINICIONES BÁSICAS. a) Barra. b) Eje axial. c) Ejes de referencia. d) Hipótesis de deformaciones pequeñas. 4.3 TIPOS DE UNIONES EN EL PLANO. a) Unión simple. b) Unión articulada. c) Unión soldada. 4.4 EQUILIBRIO EXTERNO DE LA ESTÁTICA EN EL PLANO. a) Tipos de cargas externas. b) Formas de las ecuaciones.

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Objetivo Específico

Conocerá teoría análisis

Contenido Temático/Actividade s de aprendizaje c) Diagrama de cuerpo libre. d) Estructuras estáticamente determinadas e indeterminadas. e) Ejemplos. 4.5 DEFINICIÓN DE FUERZA AXIAL, FUERZA CORTANTE Y MOMENTO FLEXIONANTE. a) Método de las secciones. b) Definición de fuerza axial. c) Definición de fuerza cortante. d) Definición de momento flexionante. e) Convención de signos de la mecánica de sólidos. f) Diagramas de fuerza axial, fuerza cortante y momento flexionante. g) Ejemplos de aplicación. 4.6 RELACIONES ENTRE LAS CARGAS, FUERZAS CORTANTES Y MOMENTOS FLEXIONANTES a) Integración de las ecuaciones de equilibrio interno b) Ejemplos de aplicación.

Bibliografía Básica

Complementaria

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5.1 TEORÍA la ELÁSTICA LINEAL. del 5.2 HIPÓTESIS FUNDAMENTAL DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

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V. Esfuerzos normales por fuerza axial y momento flexionante

Objetivo Específico estructural y fundamental para evaluar la resistencia y rigidez de barras cortas sometidas a fuerza axial pura. .Conocerá la teoría del análisis estructural fundamental para evaluar la resistencia de barras cortas sometidas a fuerza axial pura. Conocerá los conceptos básicos del diseño estructural por esfuerzos admisibles para barras cortas sometidas a compresión, tensión o flexión pura. Empleará el concepto de factor de seguridad en el comportamient o mecánico de barras

Contenido Temático/Actividade s de aprendizaje LA TEORÍA ELÁSTICA-LINEAL. a) Hipótesis para la barra recta sometida a fuerza axial. b) Hipótesis para la barra recta sometida a momento flexionante 5.3 ESFUERZO NORMAL POR EFECTO DE LA FUERZA AXIAL a) El problema de concentración de esfuerzos. b) Ejemplos de aplicación. 5.4DESPLAZAMIENT O LINEAL EN BARRAS RECTAS SOMETIDAS A FUERZA AXIAL a) Ejemplos de aplicación 5.5 ESFUERZO NORMAL POR EFECTO DEL MOMENTO FLEXINANTE. a) Flexión pura y simétrica b) Concepto de eje neutro y línea elástica. c) Curvatura y radio de curvatura de la línea elástica. d) Relación momento-curvatura e) Deducción de la ecuación de flexión. e.1) Diagrama de

Bibliografía Básica

Complementaria

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Objetivo Específico prismáticas

Contenido Temático/Actividade s de aprendizaje deformaciones unitarias por flexión e.2) Diagrama de deformaciones totales por flexión e.3) Diagrama de esfuerzos normales por flexión e.4) Equilibrio interno de la sección f) Esfuerzos máximos en una sección transversal f.1) Concepto de módulo de sección elástico g) Ejemplos de aplicación. 5.6 DISEÑO DE BARRAS POR ESFUERZOS ADMISIBLES a) Concepto de incertidumbre y factor de seguridad. b) Método de diseño por esfuerzos admisibles. b.1) Diseño de barras por esfuerzos axiales. b.2) Diseño de vigas de flexión c) Ejemplo de aplicación.

Bibliografía Básica

Complementaria

Nota: La bibliografía deberá ser amplia, actualizada (no mayor a cinco años) con ligas, portales y páginas de Internet, se recomienda utilizar el modelo editorial que manejen en su unidad académica (APA, MLA, Chicago, etc.) para referir la bibliografía

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Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Vicerrectoría de Docencia Dirección General de Educación Superior Facultad de Ingeniería 8. CONTRIBUCIÓN DEL PROGRAMA DE ASIGNATURA AL PERFIL DE EGRESO

Asignatura

Perfil de egreso (anotar en las siguientes tres columnas, cómo contribuye la asignatura al perfil de egreso ) Conocimientos

Habilidades

Actitudes y valores

1.Introduccion 2. Características geométricas de las secciones planas. 3.Propiedades mecánicas de los materiales 4. Fuerza axial, fuerza cortante y momento flexionante en barras. 5. Esfuerzos normales, por fuerza axial y momento flexionante.

Conocimientos que le permitan entender las propiedades mecánicas de los materiales. Los conceptos de fuerza axial, la fuerza Habilidad para el análisis cortante y el momento del comportamiento de flexionante. elementos mecánicos, sujetos a diferentes tipos Así como el concepto de cargas. de esfuerzos normales ocasionado por fuerzas axiales y por el efecto del momento flexionante.

Disponibilidad para el aprendizaje de los conceptos relacionados con las propiedades mecánicas de los materiales. Disposición al trabajo en equipo.

Calcular y dimensionar los elementos mecánicos.

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Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Vicerrectoría de Docencia Dirección General de Educación Superior Facultad de Ingeniería 9. Describa cómo el eje o los ejes transversales contribuyen al desarrollo de la asignatura Eje (s) transversales

Contribución con la asignatura

Formación Humana y Social

Que desarrolle habilidades para el análisis, la reflexión y el juicio crítico, sobre la operación de los sistemas de mecánicos.

Desarrollo de Habilidades en el uso de las Tecnologías de la Información y la Comunicación

Se promoverá la Dimensión Informacional. En ella el estudiante desarrolla habilidades para la búsqueda y selección de información pertinente, utilizando las TIC’s.

Desarrollo de Habilidades del Pensamiento Complejo

Se propiciará en el estudiante, el desarrollo de un pensamiento crítico y creativo, a partir del pensamiento básico, para la solución de problemas de innovación.

Lengua Extranjera

Que el estudiante desarrolle habilidades para comunicarse a través de la expresión oral y escrita en una segunda lengua y en la lengua materna, para la comprensión de textos, y/o artículos.

Innovación y Talento Universitario

Alta participación en Concursos, congresos y talleres de innovación tecnológica donde haya la modalidad de competición, Como congresos en materiales y nuevas tecnologías, SAE, Cluster Automotriz.

Educación para la Investigación

Se involucra en proyectos financiados por CONACYT y la VIEP, fortalece su capacidad científica al estar inscrito en colaboración con empresas y particulares en el desarrollo de nuevos esquemas de innovación tecnológica.

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Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Vicerrectoría de Docencia Dirección General de Educación Superior Facultad de Ingeniería 10. ORIENTACIÓN DIDÁCTICO-PEDAGÓGICA. Estrategias y Técnicas de aprendizaje-enseñanza Estrategias de aprendizaje:  Revisión y reflexión sobre problemas mecánicos de los materiales en conjunción de las fuerzas actuantes y momentos flexionante.  Exposición  Enfoques de búsqueda individual y en equipo. Estrategias de enseñanza:  Aprendizaje cooperativo  Aprendizaje Basado en Problemas (ABP)  Ambientes Interactivos de Aprendizaje (AIDA)  Pensamiento complejo

Recursos didácticos Materiales:  Uso de las TIC.  Uso de tablas de elementos estructurales. Artículos en revistas, catálogos, portales, textos, medios de comunicación acerca de:  Problemáticas del entorno industrial.

Ambientes de aprendizaje:  Salón de clases  Diferentes entornos donde se desarrolla el estudiante. Actividades y experiencias de aprendizaje: Actualización del dimensionado y geometrías involucradas en elementos mecánicos. Técnicas a-e  Análisis  Comparación  Síntesis  Técnicas de indagación

11. CRITERIOS DE EVALUACIÓN Porcentaje

Criterios Exámenes parciales: Tareas y Trabajos de investigación: Prácticas de laboratorio: Proyecto final:

50 % 15 % 15 % 20 % TOTAL:

100 %

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Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Vicerrectoría de Docencia Dirección General de Educación Superior Facultad de Ingeniería 12. REQUISITOS DE ACREDITACIÓN Cumplir con el Reglamento de Procedimientos y Requisitos de Admisión, Permanencia y Egreso de los Alumnos de la BUAP. Haber aprobado las asignaturas que son pre-requisitos de ésta. El promedio de las calificaciones de los exámenes aplicados deberá ser igual o mayor que 6. Cumplir con las actividades propuestas por el profesor. Asistir al menos a un 80% de las clases para tener derecho a Examen Ordinario. Asistir al menos a un 70% de las clases para tener derecho a Examen Extraordinario. 13. Anexar (copia del acta de la Academia y de la CDESCUA con el Vo. Bo. del Secretario Académico )

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