UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD ......verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar ideas, sentimientos, teorías y corrientes

UANL - FIME Física I

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VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

PROGRAMA ANALÍTICO FIME

Nombre de la unidad de aprendizaje: Física I Frecuencia semanal: 3 hrs. Horas presenciales: 60 hrs. Horas de trabajo extra-aula: 32 hrs. Modalidad: Presencial Período académico: Semestral Unidad de aprendizaje: ( X ) obligatoria ( ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( X ) Formación básica profesional ( ) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: 4 incluyendo laboratorio Fecha de elaboración: 10/Julio/09 Fecha de la última actualización: 21/02/11 Responsables del diseño: M.E.C. Flor Elizabeth Rodríguez Valladares

M.C. Andrés Monsiváis Pérez M.C. Verónica Medina Garza M.C Ana María González Ibarra Presentación: Las soluciones de las ingenierías están fundamentadas, en gran parte, en la aplicación de diferentes fenómenos y leyes de la Física. La Mecánica inicia los cursos de física no solo porque se desarrollen en secuencia histórica, sino porque permite desarrollar habilidades como la modelación de situaciones reales para predecir su comportamiento y la representación de un fenómeno mediante la utilización de un lenguaje gráfico, analítico y verbal. La unidad de aprendizaje Física I es impartida a estudiantes de primer ingreso de la FIME, por lo que deberán contar con conocimientos básicos de las principales teorías, leyes y conceptos de la Física adquiridos en el nivel medio superior.


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Durante el desarrollo del curso se resuelven problemas del movimiento mecánico para velocidades mucho menores que la de la luz en el vacío, tanto en una como en dos dimensiones, desde el punto de vista cinemático, dinámico y energético, aplicando los modelos de partículas y cuerpos rígidos, destacando las características de la aplicación del método dinámico y energético. Esta unidad de aprendizaje está prevista para contribuir a desarrollar competencias intelectuales básicas en base al estudio del movimiento mecánico, ya que al ser una de las unidades básicas del Área de Formación Profesional sirve de fundamento a los métodos y técnicas que se desarrollarán en las próximas unidades de aprendizaje, en las cuales se manejan fenómenos más complejos.

Propósito:

Esta unidad de aprendizaje tiene como finalidad permitirle al estudiante emplear los conocimientos obtenidos en algunas aplicaciones en el campo de la Ingeniería relacionadas con los conceptos y Teorías fundamentadas en la Mecánica, Dinámica y los Principios de la Conservación, propiciando el desarrollo de habilidades y el manejo de herramientas que le sean útiles para la construcción de su propio aprendizaje y establecer la relación entre el estudio de la Mecánica Clásica y las diversas aplicaciones en la Ingeniería. Contribuyendo así a las unidades de aprendizaje posteriores que necesiten la aplicación de los conocimientos del movimiento de los cuerpos así como las causas que lo producen, desde la perspectiva de traslación y rotación.

Competencias del perfil de egreso: a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de aprendizaje:

Esta unidad de aprendizaje contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales: Competencias instrumentales:

• Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que le permitan la toma de decisiones oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional.

• Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico.

• Maneja las tecnologías de la información y la comunicación como herramienta para el acceso a la información y su transformación en conocimiento, así como para el aprendizaje y trabajo colaborativo con técnicas de vanguardia que le permitan su participación constructiva en la sociedad.


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• Elabora propuestas académicas y profesionales inter, multi y transdisciplinarias de acuerdo a las mejores prácticas mundiales para fomentar y consolidar el trabajo colaborativo.

• Utiliza los métodos y técnicas de investigación tradicionales y de vanguardia para el desarrollo de su trabajo académico, el ejercicio de su profesión y la generación de conocimientos.

Competencias personales y de interacción social

• Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás, respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para contribuir a construir una sociedad sostenible.

Competencias integradoras

• Resuelve conflictos personales y sociales conforme a técnicas específicas en el ámbito académico y de su profesión para la adecuada toma de decisiones.

b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de aprendizaje:

Determinar los conocimientos adquiridos mediante el estudio del movimiento de los cuerpos con base en los conceptos y principios de la mecánica clásica como la cinemática, dinámica y los principios de conservación de la energía, en la aplicación para la solución de problemas de Ingeniería haciendo uso del lenguaje gráfico, analítico y verbal.


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Representación gráfica

Competencias de la Unidad

de Aprendizaje

Instrumentales

Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que le

permitan la toma de decisiones oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y

profesional

Determinar los conocimientos adquiridos mediante el estudio del

movimiento de los cuerposDeterminar los conocimientos adquiridos

mediante el estudio del movimiento de los cuerpos

Distinguir las características del movimiento de traslación y rotación en

espacio y tiempo de manera descriptiva, identificando los conceptos de

desplazamiento, velocidad y aceleración en una y dos dimensiones

Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para

comprender, interpretar y expresar ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque

ecuménico

Utilizar el lenguaje gráfico, analítico y verbal en la

interpretación de problemas

Identificar la relación entre fuerza y movimiento de un cuerpo mediante el análisis de los conceptos y leyes de la

mecánica newtoniana

Maneja las tecnologías de la información y la comunicación como herramienta para el acceso a la

información y su transformación en conocimiento, así como para el aprendizaje y trabajo colaborativo con

técnicas de vanguardia que le permitan su participación constructiva en la sociedad

Determinar los conocimientos adquiridos mediante los conceptos y principios de la

mecánica clásica como la cinemática, dinámica y los principios de conservación

de la energía

Identificar los conceptos de desplazamiento, velocidad y aceleración en una y dos

dimensiones para emplearlos en la solución de problemas de la ingeniería

Elabora propuestas académicas y profesionales inter, multi y transdisciplinarias de acuerdo a las mejores prácticas mundiales para fomentar y consolidar el

trabajo colaborativo

Aplicación los conocimientos adquiridos para la solución de problemas de

Ingeniería haciendo uso del lenguaje gráfico, analítico y verbal

Determinar el movimiento de un cuerpo en términos de las cantidades de energía y

momentum ( o cantidad de movimiento), distinguiendo las circunstancias en las que se

conservan o permanecen constantes

Utiliza los métodos y técnicas de investigación tradicionales y de vanguardia para el desarrollo de su trabajo académico, el ejercicio de su profesión

y la generación de conocimientos

Aplicar los conceptos y principios de la mecánica clásica como la

cinemática, dinámica y los principios de conservación de la

energía

Aplicación de las leyes de conservación para su aplicación en diversidad de fenómenos

Personales y de Interacción

Social

Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás,

respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para

contribuir a construir una sociedad sostenible

IntegradorasResuelve conflictos personales y sociales conforme a técnicas específicas en el ámbito académico y de su

profesión para la adecuada toma de decisiones

Solución de problemas de Ingeniería haciendo uso de los conceptos y

principios de la mecánica clásica como la cinemática, dinámica y los principios

de conservación de la energía

Aplicación de los conocimientos en situaciones de contexto actual dentro del campo de la ingeniería


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Unidad temática 1: Cinemática. Competencias particulares: Distinguir las características del movimiento de traslación y rotación en espacio y tiempo de manera descriptiva, identificando los conceptos de desplazamiento, velocidad y aceleración en una y dos dimensiones para emplearlos en la solución de problemas de la ingeniería.

Elementos de Competencia

Evidencias de aprendizaje

Criterios de desempeño

Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos

Definir los conceptos de desplazamiento velocidad y aceleración para ilustrar el movimiento de traslación de un cuerpo, rectilíneo uniforme y uniformemente acelerado de manera gráfica, analítica y verbal

1. Síntesis

2. Tabla

Síntesis: � Presentación � Análisis de

información � Contenido � Conclusión � Referencias

bibliográficas � Tiempo de

entrega

Tabla � Relación de

conceptos correcta

� Tiempo de entrega

Las cuales deberán cumplir como fondo con las especificaciones que se establecen en la rúbrica.

Se cuestionará sobre los conocimientos previos acerca del tema a abordar (cinemática), para relacionar la nueva información proporcionada con lo que se sabe, establecer juicios y/o argumentar ideas, se planteará un problema y en base al mismo proponer soluciones y se decidirá sobre cuál es la más adecuada, para lo cual se seleccionarán las actividades más

adecuadas de acuerdo al grupo. Elaborar una síntesis del movimiento de objetos rectilíneo uniforme y rectilíneo uniformemente acelerado Relacionar conceptos de cinemática en una y dos dimensiones por medio de una tabla

Movimiento en una dimensión. Movimiento rectilíneo uniforme Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. Movimiento en dos dimensiones. Tiro Parabólico. Movimiento Rotacional

Pizarrón. Libro de texto. Libros de consulta Problemario. TICs (Tecnologías de Información y Comunicación)


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Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos

Diferenciar las características del movimiento de rotación de un cuerpo comparándolas con las del movimiento traslacional para su aplicación en la solución de problemas de cinemática rotacional

3. Gráfico

4. Problemas resueltos

5. Reporte

Gráfico � Trazo correcto del

tipo de Movimiento � Tiempo de solución

Problemas resueltos

� Orden y limpieza � Identificación de

variables � Estrategia de solución � Conclusión

Reporte

� Presentación � Información obtenida � Uso de software de

graficación � Resultados Las cuales deberán cumplir como fondo con las especificaciones que se establecen en la rúbrica.

Representar gráficamente la descripción del movimiento de un objeto y discutir su aplicación Resolver problemas de aplicación del movimiento en una y dos dimensiones Elaborar un reporte de un caso o problema de cinemática haciendo uso de software de graficación




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Definir los principios de la dinámica formulando las Leyes de Newton para identificar las causas que producen el movimiento

6. Conceptual


Mapa conceptual � Presentación � Jerarquización

de conceptos � Fuentes de

información � Tiempo de

entrega

Problemas resueltos � Orden y

limpieza � Identificación

de variables � Estrategia de

solución � Conclusión Las cuales deberán cumplir como fondo con las especificaciones que se establecen en la rúbrica

Se identificarán los rasgos comunes entre conceptos del movimiento rectilíneo y el rotacional para establecer relaciones entre sus variables mediante la resolución de un problema asociando las ecuaciones involucradas Elaborar mapa conceptual del movimiento rotacional Resolver problemas de Cinemática rotacional




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Unidad temática 2: Dinámica. Competencias particulares: Identificar la relación entre fuerza y movimiento de un cuerpo mediante el análisis de los conceptos y leyes de la mecánica newtoniana para su aplicación en situaciones de contexto actual dentro del campo de la ingeniería.





Definir los principios de la dinámica formulando las Leyes de Newton para identificar las causas que producen el movimiento

8. Resumen

9. Gráfico (Diagrama de cuerpo libre)

10. Cuadro sinóptico

Resumen � Presentación � Información

completa � Fuentes

bibliográficas � Conclusión

Gráficos � Representación

correcta de conceptos

� Orden y Limpieza � Análisis de contenido

Cuadro sinóptico

� Presentación � Información

completa y concisa � Fuentes de

información Las cuales deberán cumplir como fondo con las especificaciones que se establecen en la rúbrica

Se realizará una lectura crítica sobre los tópicos del tema para identificar los objetivos y propósitos del escrito (libro de texto o ligas de internet),mediante lluvia de ideas se identificará preconcepciones erróneas del tema y se realizará dinámica grupal para retroalimentación Elaborar resumen de las Leyes de Newton Representar gráficamente las fuerzas que actúan sobre un cuerpo Elaborar cuadro sinóptico de la relación de la dinámica rotacional con el movimiento rectilíneo

Leyes de Newton Aplicaciones de las Leyes de Newton Aplicaciones en el Movimiento Lineal Aplicaciones en el movimiento Rotacional



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Emplear las leyes de Newton de manera gráfica y analítica para la solución de problemas


Problemas resueltos

� Orden y limpieza

� Empleo de leyes y/o principios físicos

� Diagramas � Estrategia de

solución � Conclusiones Las cuales deberán cumplir como fondo con las especificaciones que se establecen en la rúbrica

Se realizarán algunas actividades de acuerdo a las características del grupo para que los estudiantes generen un análisis cualitativo de problemas en los que se describan los principios, conceptos y procedimientos que se podrían aplicar para resolverlos.

Resolver problemas de dinámica utilizando el modelo vectorial y gráfico

Leyes de Newton Aplicaciones de las Leyes de Newton Aplicaciones en el Movimiento Lineal Aplicaciones en el movimiento Rotacional



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Unidad temática 3: Principios de Conservación Competencias particulares: Determinar el movimiento de un cuerpo en términos de las cantidades de energía y momentum ( o cantidad de movimiento), distinguiendo las circunstancias en las que se conservan o permanecen constantes mediante la aplicación de las leyes de conservación para su aplicación en diversidad de fenómenos.



Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos

Definir el concepto de Energía como una forma de expresar el movimiento mediante el estudio de las formas o tipos de energía empleando estrategias de solución energéticas en la solución de problemas

12. Resumen

13. Presentación oral


Resumen � Presentación � Contenido � Conclusión � Fuentes de Información Presentación oral � Trabajo de equipo � Claridad en la

exposición de conceptos � Análisis de la

información � Uso de las TICs � Tiempo de exposición � Conclusiones

Problemas resueltos � Orden y limpieza � Uso de diagramas

Estrategia de solución � Conclusiones Las cuales deberán cumplir como fondo con las especificaciones que se establecen en la rúbrica

Se realizarán consultas del tema en diferentes fuentes de información para realizar una lectura analítica del mismo, se identificará y definirán los temas y subtemas para su posterior valoración Elaborar resumen de los tipos de transformación de la energía en fenómenos cotidianos Exposición por equipos del tema de Potencia Mecánica y su aplicación en la Ingeniería Se relacionará lo expuesto con el conocimiento previo, mediante la resolución de problemas e intercambiar ideas acerca del método de solución

Resolver problemas que involucren métodos dinámicos y energéticos para su solución

Trabajo Energía y Potencia Teorema del Trabajo y la Energía Conservación de la Energía Ley de la Conservación de la Energía Cantidad de Movimiento e Impulso Conservación de la cantidad de Movimiento

Pizarrón Libro de Texto Libros de Consulta Problemario TICs


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Identificar las leyes y principios de conservación fundamentales en la mecánica mediante la aplicación de los conceptos para la solución de problemas

15. Presentación oral


Exposición oral � Presentación � Contenido � Argumentación

de ideas � Vocabulario � Trabajo

colaborativo � Límite de

tiempo Problemas resueltos � Orden y

limpieza � Uso de

diagramas Estrategia de solución

� Conclusiones Las cuales deberán cumplir como fondo con las especificaciones que se establecen en la rúbrica

Se realizará una analogía de los tipos de colisiones (elásticas, inelásticas y completamente inelásticas) participando en una discusión sobre sus características mediante la deducción de las ecuaciones que las rigen, realizando las actividades necesarias y acordes con las características del grupo.

Elaborar exposición por equipos sobre un caso de colisión aplicada a la vida cotidiana Resolver problemas utilizando las ecuaciones de la energía y del momentum (cantidad de movimiento), del movimiento rotacional por analogía del movimiento rectilíneo en una y dos dimensiones

Trabajo Energía y Potencia Teorema del Trabajo y la Energía Conservación de la Energía Ley de la Conservación de la Energía Cantidad de Movimiento e Impulso Conservación de la cantidad de Movimiento

Pizarrón Libro de Texto Libros de Consulta Problemario TICs


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Evaluación integral de procesos y productos (ponderación /evaluación sumativa) Evidencia Ponderación Evidencia 1. Síntesis 3 % Evidencia 2. Tabla 3 % Evidencia 3. Gráficos 5 % Evidencia 4. Problemas resueltos 5 % Evidencia 5. Reporte 3 % Evidencia 6. Mapa Conceptual 5 % Evidencia 7. Problemas resueltos 5 % Evidencia 8. Resumen 2 % Evidencia 9. Gráfico 5 % Evidencia 10. Cuadro Sinóptico 2 % Evidencia 11. Problemas resueltos 5% Evidencia 12. Resumen 2 % Evidencia 13. Presentación oral 5 % Evidencia 14. Problemas resueltos 5 % Evidencia 15. Presentación oral 5 % Evidencia 16. Problemas resueltos 5 % Exámenes 30 % Producto integrador del aprendizaje de la unidad de aprendizaje: Producto Integrador 5 %

Al término de la presente unidad de aprendizaje el estudiante podrá conformar su portafolio vitrina el cual contendrá sus mejores y peores

trabajos, obteniendo las conclusiones de los mismos, por lo que en base a las evidencias generadas tendrá la oportunidad de reflexionar sobre la integración de los conocimientos adquiridos, las habilidades y herramientas desarrolladas brindándole la oportunidad de aplicarlos en cursos posteriores que se requieran así como en la generación de nuevos conocimientos.


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Fuentes de apoyo y consulta:

� Libro: Física para la Ciencia y la Tecnología 6ta Ed, Vol,1A Autor: Tipler, Paul; Mosca, Gene

Editorial: Reverté

� Libro: Física Autor: Raymond A. Serway (Tomo I) Cuarta Edición Editorial: Mc. Graw Hill

� Libro: Six Ideas that Shaped Physics (Second Edition) Autor: Tomas A. More

Editorial: Mc. Graw Hill, 2003

� Libro: Física Clásica Moderna Autor: W. Edward Gettys

Frenerick J. Keller Malcolm J. Skove

Editorial: Mc. Graw Hill

� Libro: Física Universitaria Volumen I Autor: Sears. Semansky. Young. Freedman

Editorial: Pearson ,Addison-Wesley-Longman

� Libro: Fudamentos de Física Autor: Holliday, Resnick Walker Volúmen 1

Editorial: CECSA, sexta edición, México 2002


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o Tema: Movimiento Rectilíneo uniforme Liga: http://www.walter-fendt.de/ph14s/acceleration_s.htm

Fecha última revisión: 25 de Febrero de 2011

o Tema: Caída Libre y Tiro parabólico Liga: http://www.educaplus.org/play-305-Alcance-y-altura-máxima.html


o Tema: Aceleración lineal y rotacional Liga: http://www.educaplus.org/play-314-Aceleración-normal.html


o Tema: Sistema de unidades Liga: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/unidades/unidades/unidades.htm


o Tema: Gráficas de posición, velocidad y aceleración movimiento rectilíneo Liga: http://www.educaplus.org/play-238-Graficas-del-movimiento.html


� Revista: Revista Mexicana de Física E Año: 2007

# de revista: Volumen 53 Número 2 Mes: Diciembre

Nombre del artículo: Dificultades de entendimiento en el uso de vectores en cursos introductorios de mecánica Autor: S.Flores-García ,M.D. Gonzalez-Quezada y A. Herrera-Chew


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� Revista: Revista Mexicana de Física E Año: 2007

# de revista: Volumen 53 Número 2 Mes: Diciembre

Nombre del artículo: Movimiento de rotación de un cuerpo rígido libre de torcas Autor: A.Manzur Guzmán

Perfil del docente: . Ficha bibliográfica del profesor:

JEFATURA DE ACADEMIA JEFATURA DE DEPARTAMENTO

COORDINACIÓN DE LA DIVISIÓN SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA DE CIENCIAS BÁSICAS

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