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• Mauro Jesús Zambrana Castro

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, DECANA DE AMÈRICA) F FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA E.A.P. INGENIERÍA DE ELECTRONICA Av. Venezuela s/n – Lima, Perú Teléfono: 6197000 anexo 4203 Fax: 4209

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SYLLABUS DESCRIPCIÓN DEL CURSO: Escuela académico Profesional

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Nombre del curso Código Número de créditos Ciclo Carácter de curso Horas de clase semanales Duración Pre-requisito

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SUMILLA:

Ingeniería Electrónica Ingeniería Eléctrica Física I 130011 6 Primero Obligatorio 4 (T), 2 (P), 2 (L) 17 semanas Ninguno

El curso de Física para Ingeniería Eléctrica y Electrónica está especialmente diseñado para alumnos del primer año. El curso tiene un carácter teórico-práctico y atiende las necesidades formativas, culturales, aplicativas e instructivas previas a los cursos profesionales. Desarrolla competencias, capacidades, hábitos, actitudes y habilidades para la prosecución exitosa de los estudios profesionales. En este curso se desarrollan de una manera estructurada las leyes fundamentales de la mecánica de partículas, describiendo los parámetros y ecuaciones de la Cinemática y la Dinámica de traslación y rotación.

OBJETIVO: Al finalizar el curso el alumno habrá comprendido los principales conceptos, principios y leyes de la mecánica clásica, pudiendo aplicarlos para el análisis de situaciones y solución de problemas tanto en cursos de nivel superior de su carrera, así como obtendrá una cultura básica y moderna de la Física. Objetivo específico El alumno: 1. Conocerá los conceptos, principios y leyes fundamentales de la Mecánica Clásica, así como sus principales aplicaciones a la ingeniería y las consecuencias gnoseológicas. 2. Desarrollará habilidades de trabajo en el laboratorio y de aplicación del Método Científico en las indagaciones y verificación experimental.

3. Aplicará estrategias de auto aprendizaje, solución de problemas, constatación de hipótesis, desarrollo de modelos explicativos y cuestionamiento científico de los conocimientos establecidos. 4. Adquirirá hábitos de estudio periódico y sistemático, actitudes positivas hacia el aprendizaje propio, valoración del conocimiento humano desarrollado y de las aplicaciones éticas del mismo. 5. Construirá una cultura científica moderna y de sus implicaciones tecnológicas, la posición actual del hombre en el universo y el posible futuro de ambos. CONTENIDO TEMATICO: Primera Semana :

LA FÍSICA Y LAS CANTIDADES FÍSICAS ¿Qué es la Física? Teoría y realidad. Modelos. Sistema Internacional de Unidades: unidades fundamentales y derivadas. Análisis y homogeneidad dimensional. Magnitudes físicas medidas y calculadas. Incertidumbre y cifras significativas. Estimaciones y órdenes de magnitud. Notación científica. Sistemas de coordenadas y marcos de referencia. Elementos de trigonometría.

Segunda Semana:

FUNCIONES, DERIVADAS E INTEGRALES Funciones. Funciones constante, lineal, cuadrática, hiperbólica. Ángulo de inclinación y pendiente. Límite. Derivada: propiedades. Integral como antiderivada. Propiedades de la integral. Integral definida.

Tercera Semana:

VECTORES. ESTÁTICA DE UNA PARTÍCULA Escalares: operaciones. Magnitudes físicas escalares. Vectores. Vectores unitarios. Componentes de un vector. Producto de un escalar por un vector. Operaciones con vectores: suma, resta, producto escalar, producto vectorial. Partícula. Masa. Fuerzas: peso, rozamiento estático, tracción (tensión), compresión. Tercera Ley de Newton. Diagrama de cuerpo libre. Condición de equilibrio de una partícula.

Cuarta Semana:

ESTÁTICA DE UN CUERPO RÍGIDO Cuerpo rígido. Centro de masa y centro de gravedad. Torque o momento de una fuerza. Equilibrio mecánico. Condiciones de equilibrio mecánico de un cuerpo rígido. Equilibrios estable, inestable e indiferente en un campo gravitacional.

Quinta Semana:

CINEMÁTICA DE UNA PARTÍCULA EN UNA DIMENSIÓN Partícula: marco de referencia, posición y desplazamiento. Velocidad media e instantánea. Aceleración media e instantánea. Condiciones iniciales. Movimientos rectilíneo uniforme (a = 0), uniformemente acelerado (a = cte.) y Variado (a ≠ cte.). Gráfica posición, velocidad y aceleración versus tiempo. Caída libre. Marcos de referencia inercial. Movimiento relativo. Ecuaciones de transformación de Galileo.

Sexta Semana:

CINEMÁTICA DE UNA PARTÍCULA EN DOS Y TRES DIMENSIONES Derivación de vectores: propiedades. Integral de línea de un vector a lo largo de una trayectoria. Marcos de referencia. Vectores posición y desplazamiento. Velocidad media e instantánea. Aceleración media e instantánea. Descomposición de movimientos. Movimiento de proyectiles. Movimiento relativo. Transformaciones de Galileo.

Séptima Semana:

DINÁMICA DE UNA PARTÍCULA Sistemas de referencia: inerciales y no inerciales. Momentum lineal. Fuerzas: constantes, dependientes de la posición o del tiempo. Las tres leyes de Newton de la dinámica. Ley de la gravitación universal de Newton. Fricción cinética. Diagramas de cuerpo libre. Condiciones iniciales. Movimiento en un medio viscoso.

Octava Semana:

Examen Parcial

Novena Semana:

MOVIMIENTO CIRCULAR Coordenadas polares. Velocidad y aceleración angular media e instantánea. Fuerza y aceleración centrípeta. Movimientos: circular uniforme, uniformemente acelerado y variado. Relación entre cantidades angulares y lineales. Sistemas no inerciales e invarianza de Galileo: fuerzas ficticias. Principio de equivalencia.

Décima Semana:

TRABAJO Y ENERGÍA CINÉTICA Trabajo. Fuerzas constantes y variables. Diagramas fuerza versus posición. Energía cinética. Teorema trabajo energía cinética. Fuerzas conservativas, trabajo y energía cinética. Potencia.

Décima primera semana:

ENERGÍA POTENCIAL Y CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA Fuerzas conservativas y disipativas. Energías potencial gravitacional y elástica. Relación entre fuerza y energía potencial. Diagramas energía versus posición. Conservación de la energía mecánica. Principio de conservación de la energía

Décima segunda semana:

DINÁMICA DE LOS SISTEMAS DE PARTÍCULAS Fuerzas internas y externas. Centro de masa. Movimiento del centro de masa. Momentum lineal y angular del sistema y principios de conservación. Trabajo y energía cinética de un sistema. Ecuaciones de la dinámica y energía del centro de masa. Energía de rotación. Principio de conservación de la energía mecánica. Colisiones. Movimiento del centro de masa en las colisiones. Movimiento relativo de dos cuerpos: masa reducida.

Décima tercera semana:

ROTACIÓN DE LOS CUERPOS RÍGIDOS Centro de masa, momento de inercia y momentum angular de un cuerpo rígido. Movimiento de rotación alrededor de un eje fijo. Las cantidades rotacionales como vectores. Momento de inercia. Teorema de Steiner. Energía cinética de rotación. Torque y momento de inercia. Momentum angular. Principio de conservación del

momentum angular. Rotación alrededor de un eje móvil. Principio de conservación del momentum angular. Décima Cuarta Semana:

GRAVITACIÓN Ley de la gravitación universal de Newton. Masa inercial y masa gravitacional. Aceleración de la gravedad. Campo gravitacional dentro y fuera de la Tierra. Movimiento de planetas y satélites. Energía potencial gravitacional. Energía en el movimiento planetario

Décima Quinta Semana:

EL OSCILADOR MECÁNICO Movimiento periódico. Equilibrio estable y movimiento oscilatorio. Elasticidad: Ley de Hooke, resortes. El oscilador armónico simple: parámetros. Energía cinética y potencial elástica en el oscilador armónico. Relación entre el MAS y el MCU. Péndulo simple. Péndulo físico. Superposición de MAS. Movimientos armónicos amortiguado y forzado: resonancia.

Décima Sexta Semana:

Examen Final

Décima Séptima Semana:

Examen Sustitutorio

EVALUACION La nota final (NF) del curso, se obtendrá de la siguiente manera: NF = 0.25*PP + 0.25*EP + 0.25*EF + 0.3*PL PP = Promedio de Prácticas Calificadas EP = Examen Parcial EF = Examen Final PL = Promedio de Laboratorio Si NF ≥ 10.5 el estudiante está aprobado. Si 08 < NF < 10.5 el estudiante puede dar un Examen Sustitutorio de todo el curso que reemplazará al EP ó al EF Si NF ≤ 0.8 el estudiante está definitivamente desaprobado Las notas parciales y sus respectivos promedios, serán consignados hasta las décimas. Sólo para efectos del cálculo de la Nota Final la fracción 0.5 ó mayor se redondeará a la unidad superior. Examen Sustitutorio Los estudiantes cuya Nota Final sea tal que 08 < NF < 10.5 podrán dar un Examen Sustitutorio cuyo tema es todo el curso. La nota obtenida en este examen reemplazará a la nota del examen parcial o a la del final, volviéndose a calcular la Nota Final como está indicadas líneas arriba.

BIBLIOGRAFIA:

1. R. A. Serway, J. Faughn. Física. Quinta edición. Prentice Hall. 2001. 2. R. Eisgerg, L. Lerner. Física: Fundamentos y Aplicaciones. Volumen I. Mc Graw Hill. 2000. 3. P. Fishbane, S. Gasiorowicz, S. Thornton. Física para Ciencias e Ingeniería. Volumen I. Prentice Hall S.A. 1998. 4. F. Sears, M. Zemansky, H Young, R Freedman. Física Universitaria. 9na. Edición. Addison Wesley. 1998. 5. S. Gartenhaus. Física. Volumen I. Editorial Interamericana. 1995. 6. R. Resnick, D. Halliday. Física para Estudiantes de Ciencias e Ingeniería. Volumen I. Editorial CECSA. 1997. 7. D.C. Giancoli. Física. 3ra. Edición. Prentice Hall. 1997 8. J.D. Wilson. Física. 2da. Edición. Prentice Hall. 1994. 9. S. Frish, A. Timoreva. Curso de Física General. Volumen I. Editorial MIR. 1991. 10.L. Landau, A. Ajiezer, E. Lifshitz. Curso de Física General. Editorial MIR. 1983. 11.F. Bueche. Física para Estudiantes de Ciencias e Ingeniería. Volumen I. Mc Graw Hill. 1992. 12.E. Hecht. Física en Perspectiva. Addison Wesley. 1990. 13.M. Alonso, E. Finn. Física. Volumen I: Mecánica. Fondo Educativo Interamericano. 1995. 14.C. Kittel, W. Knight, M. Ruderman. Curso de Física de Berkeley. Volumen I: Mecánica. Editorial Reverté. 1988. 15.A. P. French. Newtonian Mechanics. Editorial Norton. 1991. 16.K. R. Symon. Mechanics. Addison Wesley. 1990. 17.R. A. Becker. Introduction to Mechanics. Mc Graw Hill. 1984. 18.F. B. Seely, N. E. Ensign. Analytical Mechanics for Engineers. John Wiley. 1971. 19.T. C. Huang. Mecánica para Ingenieros. Fondo Educativo Interamericano. 1980. 20.F. P. Beer, E. R. Johnston. Mechanics for Engineers. Mc Graw Hill. 1982. 21.R.P. Feymann. Física. Volumen I. Fondo Educativo Interamericano. 1981.