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FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA DE MINAS

SILABUS DE FISICA I.

DATOS INFORMATIVOS 1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.-

II.

Escuela Profesional Ciclo Área Curricular Código Créditos Pre-requisito Horas Semanales Semestre Duración Docente

: INGENIERIA CIVIL :I : Formativa. : GEAF102 : 04 : Ninguno. : Por el docente: 14 horas: 10 H.T y : 2013 : 04 Semanas. : Zavaleta Bustamante Natanael.

04 H.P.

FUNDAMENTACIÓN: Experiencia básica, de naturaleza teórico práctico cuyo objetivo es proporcionar al estudiante una presentación clara y lógica de los conceptos y principios básicos de mecánica, la mecánica de fluidos, el movimiento oscilatorio, las ondas y la termodinámica; reforzando la comprensión de estos conceptos mediante la ejecución de prácticas de laboratorio con modernos sensores e interfaces, que formarán parte del entorno en el que se desenvolverá el futuro profesional.

III.

COMPETENCIAS:

1.- Competencia General Adquiere conocimientos en ciencias básicas y los aplica a la comprensión y solución de procesos industriales. 2.- Competencia específica El estudiante adquiere conocimientos, habilidades y destrezas científicas y matemáticas en física, específicamente en conceptos básicos y su aplicación a los fenómenos industriales en los campos de mecánica, fluidos, termodinámica y electrostática. IV.

PROGRAMACIÓN ACADÉMICA PRIMERA UNIDAD: Mecánica de la Partícula 4.1.1 Capacidades:

- Discriminar magnitudes escalares y vectoriales en la descripción de los fenómenos físicos.

- Comprender y aplicar correctamente las reglas existentes para las operaciones con vectores.

- Enunciar las condiciones de Equilibrio de una partícula. - Analizar el equilibrio en tres dimensiones. - Identificar y explicar con sus propias palabras el desplazamiento, la velocidad y la aceleración de una partícula en movimiento.

- Calcular las variables cinemáticas desconocidas en problemas relacionados con el movimiento de una partícula en una, dos y tres dimensiones.

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- Determinar la posición, velocidad y/o aceleración relativa de traslación de dos partículas en movimiento con respecto a un sistema cartesiano.

- Calcular la posición, el desplazamiento, la velocidad y la aceleración del movimiento circular.

- Explicar bajo qué condiciones una partícula o un cuerpo rígido está en equilibrio o en movimiento acelerado.

- Aplicar las ecuaciones que definen los estados de equilibrio en la solución de -

problemas típicos. Explicar mediante ejemplos prácticos la segunda ley de Newton de movimiento. Aplicar la ecuación de la segunda ley de Newton en la solución de problemas de movimiento de un cuerpo bajo la acción de fuerzas no equilibradas. Explicar mediante ejemplos prácticos los conceptos de Trabajo, Potencia y Energía y sus interrelaciones. Aplicar el principio de conservación de energía en la solución de problemas típicos en sistema conservativos. Demostrar experimentalmente los fenómenos antes mencionados haciendo uso del equipo de práctica adecuado.

4.1.2 Actitudes:

-

Muestra actitud crítica frente a discusiones que se plantean en clase. En trabajos grupales muestra actitud solidaria con sus compañeros. Muestra interés en el aprendizaje de nuevas realidades. Reconoce la importancia y el papel formativo de estos conceptos físicos.

4.1.3 Desarrollo de contenido

SEMANA

1

SESION

1

TEMAS

ESTRATEGIA DE APRENDIZAJE

 Vectores. Descomposición de vectores. Suma de vectores: métodos gráfico y analítico. Vectores unitarios. Multiplicación de vectores: Escalar y Vectorial.  Equilibrio estático de una partícula.  Condiciones de equilibrio para el cuerpo rígido. Clase Magistral  Centro de gravedad. Ejemplos de equilibrio estático y  Sistema de referencia. Desplazamiento, Velocidad Dinámica de Grupo media y velocidad Instantánea. Aceleración media e instantánea.  Caída libre; Movimiento parabólico.  Movimiento circular: Velocidad y aceleración angular

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 Primera, segunda y tercera ley de Newton. Diagrama de cuerpo Libre. Fricción Estática y Cinética. Fuerza centrípeta. Trabajo realizado por una fuerza variable y por una fuerza constante. Energía cinética. Energía Clase Magistral potencial gravitatoria. Energía potencial elástica. y  Teorema del trabajo y la energía. Sistemas Dinámica de Grupo conservativos. Conservación de la energía. Sistemas no conservativos.  Potencia

SEGUNDA UNIDAD: Dinámica de un Cuerpo Rígido 4.2.1 Capacidades: .

- Aplicar los principios de conservación de energía y de momento lineal en problemas -

de colisiones entre partículas. Calcular el centro de masa y el momento de inercia de cuerpos con geometría regular. Calcular la energía cinética total de un cuerpo rígido en movimiento de traslación y rotación simultáneas. Resolver problemas del movimiento de un cuerpo rígido haciendo uso de la ecuación respectiva. Demostrar experimentalmente los fenómenos antes mencionados haciendo uso del equipo de práctica adecuado.

4.2.2 Actitudes:

- Respeta a los demás y es tolerante frente a la diferencia de procedimientos para resolver un mismo problema, es solidario y responsable frente a la tarea común.

- Demuestra precisión, orden y flexibilidad en el tratamiento de los datos. - Reconoce la importancia y el papel formativo de estos conceptos físicos. 4.2.3 Desarrollo de contenidos:

SEMANA

SESION

TEMAS

ESTRATEGIA DE APRENDIZAJE

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3

3

 Movimiento de rotación. Las variables de rotación. Rotación con aceleración angular constante. Cantidades de rotación como vectores. Relación entre variables lineales y angulares: (a) Forma escalar, (b) Forma vectorial.  Segunda ley de Newton para el movimiento de rotación. Trabajo, Energía y potencia en el movimiento de rotación. Energía cinética de rotación. Momento de inercia. Momento de inercia Clase Magistral de cuerpos rígidos. Torque que actúa sobre una y partícula. Dinámica de rotación de un cuerpo rígido. Dinámica de Grupo Movimiento de rotación y de traslación combinados. Problemas resueltos y propuestos.  Momento angular de una partícula. Momento angular de un sistema de partículas. Momento angular y velocidad angular. Conservación del momento angular. El giroscopio. El trompo. Problemas resueltos y propuestos.

TERCERA UNIDAD: Oscilaciones Mecánicas 4.3.1 Capacidades: .

- Solucionar problemas utilizando las ecuaciones que describen los movimientos: armónico simple, oscilatorio amortiguado y oscilatorio forzado.

- Demostrar experimentalmente los fenómenos antes mencionados haciendo uso del equipo de práctica adecuado. 4.3.2 Actitudes:

- Respeta a los demás y es tolerante frente a la diferencia de procedimientos para resolver un mismo problema, es solidario y responsable frente a la tarea común.

- Demuestra precisión, orden y flexibilidad en el tratamiento de los datos. - Reconoce la importancia y el papel formativo de estos conceptos físicos. 4.3.3 Desarrollo de contenidos:

SEMANA

SESION

TEMAS

ESTRATEGIA DE APRENDIZAJE

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4

4

 Define un sistema oscilante.  Realiza un análisis Cinemática del movimiento armónico simple (MAS).  Define: posición de equilibrio, desplazamiento, amplitud, frecuencia angular y fase.  Análisis Dinámico del movimiento armónico simple.  Analiza el desplazamiento, la velocidad y la aceleración del MAS en función del tiempo.  Establece analogías entre sistemas oscilantes mecánicos y eléctricos. Clase Magistral  Analiza los cambios de la Energía cinética, energía y potencial y energía total en el M.A.S. Dinámica de Grupo  Calcula la velocidad en función del desplazamiento.  Analiza los sistemas con MAS: péndulo simple, péndulo físico, péndulo de torsión, masa unida a un resorte.  Analiza la superposición de dos movimientos armónicos simples: igual dirección, igual frecuencia. Igual dirección, diferente frecuencia. Osciladores acoplados. Movimiento oscilatorio amortiguado. Movimiento oscilatorio forzado. Resonancia. Impedancia de un oscilador.

CUARTA UNIDAD: Mecánica de los Fluidos 4.4.1 Capacidades: 

Interpretar las relaciones fundamentales del estado de equilibrio de los fluidos ideales  Solucionar problemas tipo usando las ecuaciones de la presión y del empuje  Explicar la ecuación de Bernoulli para fluidos en movimiento, no viscosos y laminares.  Describe los métodos para medir la presión y el caudal.  Demostrar experimentalmente los fenómenos antes mencionados haciendo uso del equipo de práctica adecuado. 4.4.2 Actitudes:

- Respeta a los demás y es tolerante frente a la diferencia de procedimientos para resolver un mismo problema, es solidario y responsable frente a la tarea común.

- Demuestra precisión, orden y flexibilidad en el tratamiento de los datos. - Reconoce la importancia y el papel formativo de estos conceptos físicos.

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4.4.3 Desarrollo de contenidos:

SEMANA

5

SESION

5

TEMAS

ESTRATEGIA DE APRENDIZAJE

 Infiere el concepto de presión.  Explica el concepto de presión atmosférica.  Deduce el modelo matemático para la presión absoluta a cierta profundidad dentro de un líquido.  Distingue entre presión absoluta y presión manométrica.  Explica el Principio de Pascal.  Analiza el origen de las fuerzas sobre superficies sumergidas en un fluido en reposo.  Principio de Arquímedes: Discute el concepto de densidad con respecto al principio de Arquímedes. Establece las condiciones de flotación y pérdida de Clase Magistral peso aparente de objetos sumergidos parcial o y totalmente en fluidos. Dinámica de Grupo  Explica el fenómeno de continuidad en el flujo de líquidos y el concepto de gasto hidráulico.  Analiza el teorema de Bernoulli.  Explica el concepto de viscosidad como una propiedad de los fluidos. Analiza la ecuación de Poiseuille.  Explica las diferencias entre flujo laminar y turbulento y destaca la importancia del número de Reynolds para determinar si un flujo es turbulento o no.  Capilaridad, tensión superficial, cohesión y adherencia.

QUINTA UNIDAD: Calor y Termodinámica 4.5.1 Capacidades:    

  

Definir temperatura, energía interna y calor. Describir los cambios de estado mediante ejercicios cuantitativos. Explicar los mecanismos de propagación del calor. Utilizar la ecuación de estado del gas ideal para obtener la presión, volumen o temperatura conociendo las demás variables. Calcular el trabajo y la energía en los diversos procesos termodinámicos. Describir las máquinas térmicas ideales y reales a través de ejercicios numéricos. Describir el ciclo de Carnot.

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

Comprender el concepto de entropía a través de la solución de problemas

4.5.2 Actitudes:

- Respeta a los demás y es tolerante frente a la diferencia de procedimientos para resolver un mismo problema, es solidario y responsable frente a la tarea común.

- Demuestra precisión, orden y flexibilidad en el tratamiento de los datos. - Reconoce la importancia y el papel formativo de estos conceptos físicos. 4.5.3 Desarrollo de contenidos:

SEMANA

SESION

TEMAS

 Describe el funcionamiento de termómetros a partir de la modificación del volumen debido a cambios de temperatura.  Describe diferentes tipos de termómetros. (Termopar, de resistencia eléctrica, de volumen constante, etc.).  Analiza la dilatación térmica.  Describe la construcción de una escala termométrica. (Celsius, Fahrenheit, Kelvin).  Discrimina entre los conceptos de calor y temperatura.  Estable las diferencias entre las diferentes mecanismos de transferencia de calor (conducción, convección y 6 6 radiación)  Define la capacidad térmica específica como una propiedad de cada cuerpo o sustancia.  Define los puntos de fusión y de evaporación.  Define el calor latente de fusión solidificación y de evaporación.  Enuncia y explicar, la Primera Ley y la Segunda Ley de la Termodinámica.  Explica la relación de la primera ley con la conservación de la energía.  Explica la relación entre la irreversibilidad de los procesos naturales y la Segunda Ley de la Termodinámica. SEXTA UNIDAD: Interacción Eléctrica

ESTRATEGIA DE APRENDIZAJE

Clase Magistral y Dinámica de Grupo

4.6.1 Capacidades:     

Describir los procedimientos para la electrización de un cuerpo. Definir conductores, aisladores y semiconductores. Aplicar la ley de Coulomb para calcular la fuerza sobre una carga eléctrica. Calcular el campo eléctrico para sistemas de carga discreta. Calcular el campo eléctrico para cargas continuas regulares utilizando las fórmulas apropiadas.

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

Calcular el potencial eléctrico de cargas discretas y continuas utilizando las fórmulas apropiadas. Describir al condensador utilizando los conceptos de capacidad (o capacitancia) y la influencia de dieléctricos. Calcular la capacidad equivalente de circuitos con condensadores. Explica el origen la corriente eléctrica y definir la resistencia eléctrica. Aplicarlas leyes de Kirchhof

   

4.6.2 Actitudes:

- Respeta a los demás y es tolerante frente a la diferencia de procedimientos para resolver un mismo problema, es solidario y responsable frente a la tarea común.

- Demuestra precisión, orden y flexibilidad en el tratamiento de los datos. - Reconoce la importancia y el papel formativo de estos conceptos físicos. 4.7.3 Desarrollo de contenidos:

SEMANA

7

SESION

TEMAS

7

 Interpreta las Interacción eléctrica. Carga eléctrica. Conductores y aisladores.  Deduce cualitativamente Ley de Coulomb.  Define Campo eléctrico.  Calcula el campo eléctrico en sistemas de carga discreta.  Describe el campo eléctrico en sistemas de carga continua.  Líneas de campo. Energía potencial y Potencial eléctrico.  Diferencia de potencial. Energía electrostática.  Curvas y Superficies equipotenciales.  Capacitancia de un condensador de placas paralelas.  Energía electrostática de un condensador.  Densidad de energía electrostática.  Asociación de condensadores en serie y en paralelo. Capacidad equivalente.  Corriente eléctrica. Ley de ohm. Resistencia eléctrica y temperatura. Potencia eléctrica.  Fuerza electromotriz. Leyes de Kirchhof. Resistores en serie y paralelo.

SEPTIMA UNIDAD: Interacción Magnética y Campos Electromagnético

ESTRATEGIA DE APRENDIZAJE

Clase Magistral y Dinámica de Grupo

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4.6.1 Capacidades:          

Interpretación del campo eléctrico. Determinación dirección del campo magnético Resolución de ejercicios aplicando la ley de Biot y Savart. Determinación de la dirección de fuerza magnética. Resolución de ejercicios aplicando la ley de Lorentz. Análisis de la experiencia de Faraday. Interpretación de la ley de inducción de Faraday y la ley de Lenz Resolución de ejercicios aplicando las leyes de Faraday y Lenz. Interpretación de la inductancia mutua. Resolución de ejercicios aplicando las leyes de inducción magnética para le cálculo de la inductancia.

4.6.2 Actitudes:

- Respeta a los demás y es tolerante frente a la diferencia de procedimientos para resolver un mismo problema, es solidario y responsable frente a la tarea común.

- Demuestra precisión, orden y flexibilidad en el tratamiento de los datos. - Reconoce la importancia y el papel formativo de estos conceptos físicos. 4.7.3 Desarrollo de contenidos:

SEMANA

8

V.

SESION

TEMAS

8

 Campo Magnético. Intensidad  Campo magnético creado por corrientes eléctricas. ley de Biot y Savart.  Fuerza magnética. ley de lorentz  Inducción magnética.  Experiencias de FARADAY  Ley de inducción de FARADAY  Ley de Lenz.  Inducción mutua.  Cálculo de la inductancia  Corriente alterna en resistencias, bobinas y condensadores.  Ley Ohm en AC.  Impedancia.

EVALUACIÓN

ESTRATEGIA DE APRENDIZAJE

Clase Magistral y Dinámica de Grupo

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DISEÑO DE EVALUACIÓN UNIDAD I;II y III II III IV;V;VI y VII VI VII

EVALUACIÓN TRABAJOS (T) PRACTICA CALIFICADA(PC) Examen de Unidad (P) TRABAJOS (T) PRACTICA CALIFICADA(PC) Examen de Unidad (P)

PESO 1 1 2 1 1 2

FECHA Cada Sesión Tercera Sesión Cuarta Sesión Cada Sesión Sexta Sesión Octava Sesión.

NORMAS DE EVALUACION: 1. 2.

3.

La asistencia a las clases es obligatoria. Más del 30 % de inasistencias inhabilita al alumno a aprobar el curso. La nota mínima aprobatoria es 11 (ONCE) dentro de la escala de 0(cero) a 20, el medio punto es a favor del alumno en el promedio final. Se tomarán dos exámenes parciales, dos prácticas calificadas y dos trabajos a sustentar. La nota promocional del curso es el promedio simple de los promedios parciales, y se obtendrá de la PU2  PF 

siguiente manera:

 PC  T  2* P 

PU1 

 PC  T  2* P  4

;

4

PU1  PU2 2

PU1, PU2: Promedios de cada unidad. PF: Promedio Final. BIBLIOGRAFÍA:



Paul A. Tipler. FISICA PARA LA CIENCIA Y TECNOLOGIA. Editorial REVERTE S.A. 2000



Serway Raymond “FISICA”

Tomo I y II 6ta. Edición. Editorial Mc Graw Hill

México 2005 

Sears Zemansky. “FÍSICA UNIVERSITARIA”: Tomo I y II Ed. Addison-Wesley USA, 1995



Wilson. “FÍSICA CON APLICACIONES”. Ed. Mc Graw Hill México 1995



Paul Hewitt. “FÍSICA CONCEPTUAL”. Ed. Addison-Wesley USA, 1995

Cajamarca, 31 de Mayo de 2013