UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA(Segunda Universidad Fundada en el Perú)

Facultad de Ingeniería de Minas, Geología y CivilDepartamento Académico de Matemática y Física

Escuela de Formación Profesional de Ciencias Físico-MatemáticasAv. Independencia s/n Huamanga Telf. 066-527226, 066-312510 Anexo 168

S Í L A B O

1. DATOS GENERALES1.1. Nombre de la Asignatura : Física I1.2. Código : FS - 2411.3. Créditos : 6.01.4. Tipo : Obligatorio1.5. Requisitos : Cálculo I (MA-142)1.6. Plan de Estudios : 1998 (reajustado el 2003)1.7. Año y Semestre Académico : 2011 - I1.8. Duración : 16 semanas1.9. Periodo de inicio y término : Del 29 de agosto al 22 de diciembre del 20111.10. Docente Responsable : Lic. Jaime H. Bustamante Rodríguez

E-mail:jhbustamante@ gmail. comPágina Web:http: // www. slideshare. net/ jaimeho/

1.11. N◦ de Horas de Clases SemanalesTeóricas : 04Resolución de Problemas : 02Laboratorio : 03

1.12. LugarTeoría : E - 316Resolución de Problemas : E - 316Laboratorio : Gabinete de Física

1.13. HorarioTeoría : Miércoles 6 - 8 p. m. y jueves 6 - 8 p. m.Resolución de Problemas : Viernes 4 - 6 p. m.

2. SUMILLA

La asignatura de Física I es de naturaleza teórico - práctico (resolución de problemas) - experimental (prác-ticas de laboratorio), cuyo propósito básico es presentar el estudio claro y válido de las propiedades delos sistemas de vectores, estática, cinemática, dinámica, trabajo y energía, momentum lineal, colisiones,momentum angular, gravitación y relatividad.

Las ideas básicas del álgebra vectorial son introducidas e ilustradas por problemas cinemáticos.

Se desarrollan los conceptos principales de la mecánica clásica y relativística. Discutimos primero, simplifi-cando, la mecánica de la partícula para luego tratar los sistemas de muchas partículas.

En la cinemática se dará a entender la naturaleza vectorial de la velocidad, aceleración y sus relacionescon la trayectoria. En la dinámica se da mayor significado al principio de conservación del momentum linealque a la relación F = ma. En el tema de trabajo y energía las ideas más importantes son los conceptosde energía y de conservación de energía. Las colisiones vienen a ser la interacción mutua entre dos o máspartículas que altera su movimiento, produciendo un intercambio de momentum y energía. El momentumangular, debido al movimiento de una partícula de masa m en un plano, se utiliza para desarrollar el tema dela Dinámica del cuerpo rígido. La interacción gravitacional es una interacción particular que observamos enla naturaleza, de las llamadas interacción débil, y es la reponsable de hacer caer los objetos sobre la Tierraasi como la de mantener los planetas en órbita alrededor del Sol. La teoría de la relatividad se compone dedos teorías bastante diferentes: La teoría especial y la teoría general. La primera, desarrollada por Einsteiny otros científicos en 1905, se refiere esencialmente a la comparación entre las medidas realizadas endiferentes sistemas de referencia inerciales que se mueven con velocidad constante (comparables con lavelocidad de la luz) unos respecto a otros. Por lo tanto, las leyes de Newton deben modificarse. Por otra

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parte, la teoría general, también desarrollada por Einstein y otros investigadores alrededor de 1916, tratacon sistemas de referencia acele-rados y con la gravedad. Una copmprensión completa de la teoría generalexige el empleo de matemáticas avanzadas y muy complejas. Por consiguiente, nos dedicaremos a la teoríaespecial de la relatividad.

3. OBJETIVOS

3.1. GENERALES3.1.1. Conocer la construcción de la teoría dinámica del movimiento de los cuerpos basándose en las

leyes de Newton y conceptos relacionados.3.1.2. Comprensión, interpretación y explicación correcta de los fenómenos físicos y de las leyes físicas

del movimiento mediante dicha teoría.3.1.3. Aplicar y complementar los conocimientos teóricos adquiridos con la resolución de problemas y

adquirir confianza en los resultados.3.1.4. Incentivar el espíritu investigador del alumno universitario.

3.2. ESPECÍFICOS3.2.1. Reconocer, diferenciar e interrelacionar las diferentes clases de magnitudes físicas.3.2.2. Establecer el correcto uso del Sistema Internacional de Unidades (SI).3.2.3. Describir el proceso de sumar y restar vectores gráfica y analíticamente.3.2.4. Mostrar los diagramas de cuerpo libre de una partícula y de un cuerpo rígido.3.2.5. Aplicar las condiciones de equilibrio a una partícula y a un cuerpo rígido.3.2.6. Clasificar los diferentes tipos de movimiento de un cuerpo.3.2.7. Formular las leyes de Newton y mostrar su aplicación.3.2.8. Describir los fenómenos físicos de trabajo, potencia, energía.3.2.9. Estudiar el moemtum lineal y las colisiones entre cuerpos

3.2.10. Estudiar la dinámica del cuerpo rígido3.2.11. Explicar el movimiento de los planetas mediante la Ley de Gravitación Universal3.2.12. Describir la relatividad newtoniana3.2.13. Describir correctamente la invariancia de las leyes físicas en la teoría de la relatividad3.2.14. Conocer la transformación de Lorentz3.2.15. Describir la dilatación del tiempo3.2.16. Describir la contracción de longitudes3.2.17. Describir la transformación de la velocidad3.2.18. Estudiar la cantidad de movimiento relativista3.2.19. Estudiar la energía relativista

4. PROGRAMACIÓN DE CONTENIDOSClases Teóricas

Semanas Fechas Contenido Responsable

01 29/08/1102/09/11

INTRODUCCIÓN¿Qué es la física? Ciencia, Método Científico. Magni-tudes Físicas: fundamentales y derivadas. Sistema Inter-nacional de Unidades (SI). Idea de fuerza, masa, peso ycentro de gravedad. Vector: elementos y clases. Vectorunitario. Vectores unitarios bidimensionales.

02 05/09/1109/09/11

Vectores en el plano: adición y sustracción de vec-tores: grafica y analíticamente, descomposición rectan-gular. Vectores en tres dimensiones. Producto escalar yvectorial: Propiedades. Representación vectorial de unasuperficie.

Jaime Bustamante R.

03 12/09/1116/09/11

ESTÁTICA1ra y 3ra Ley de Newton. Condiciones de equilibrio deuna partícula. Teorema de Lami. Momento o torque deuna fuerza y de varias fuerzas concurrentes. Cupla o parde fuerzas. Condiciones de equilibrio del cuerpo rígido.Centro de gravedad.

1er Examen Parcial

04 19/09/1123/09/11

CINEMÁTICADesplazamiento y distancia. Sistema de referencia.Movimiento rectilíneo: uniforme (velocidad) y uniforme-mente variado (aceleración). Movimiento curvilíneo gene-ral.

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Semanas Fechas Contenido Responsable

05 26/09/1130/09/11

Caída libre. Movimiento compuesto: movimiento deproyectiles. Movimiento circular uniforme y uniforme-mente variado.

06 03/10/1107/10/11

DINÁMICA2da Ley de Newton. La máquina de Atwood. Fuerza derozamiento: coeficientes de rozamientos estático y cinéti-co. Fuerzas en el movimiento circular: centrípeta y tan-gencial.

2do Examen Parcial

07 10/10/1114/10/11

TRABAJO, POTENCIA Y ENERGÍATrabajo. Potencia. Energía cinética: teorema del trabajoy la energía. Energía: potencial. Fuerzas conservativas yno conservativas.

08 17/10/1121/10/11

Conservación de la energía: sistemas conservativos y noconservativos.

09 24/10/1128/10/11

MOMENTUM LINEAL Y CHOQUESImpulso y momentum lineal. Conservación del momen-tum lineal.

10 31/10/1104/11/11

Colisiones en una y dos dimensiones: elásticas e inelás-ticas, frontales y no frontales.

3er Examen ParcialJaime Bustamante R.

11 07/11/1111/11/11

DINÁMICA DEL CUERPO RÍGIDOMomentum angular. Fuerzas centrales. Conservación delmomento angular. Momento de inercia: teorema de losejes paralelos. Ecuación del movimiento de rotación deun cuerpo rígido.

12 14/11/1118/11/11

Energía cinética de rotación. Energía rotacional y trasla-cional en sistemas dotados de movimientos simultáneosde rotación y traslación.

13 21/11/1125/11/11

INTERACCIÓN GRAVITACIONALLeyes de Kleper. Ley de Gravitación Universal. La Masainercial y gravitacional. Energía potencial gravitacional.

14 28/11/1102/12/11

El Movimiento general bajo la interacción gravitacional. ElCampo gravitacional. El Campo gravitacional debido a uncuerpo esférico. Principio de equivalencia.

15 05/12/1109/12/11

RELATIVIDADTeoría especial de la relatividad. Marcos de referencia yrelatividad. Transformación de un marco a otro. Marcosinerciales de referencia. Principio de la relatividad para lamecánica de Newton.

16 12/12/1116/12/11

El experimento de Michelson - Morley. Marcos de re-ferencia acelerados y fuerzas inerciales. Transforma-ciones de Lorentz. Dilatación del tiempo. Contracción lon-gitudinal de los objetos en movimiento. Transformación dela velocidad. Cantidad de movimiento relativista. Energíarelativista.

4to Examen Parcial

Sesiones prácticas (Laboratorios)

No

PracticaFechas Contenido Docente Recurso

01 29/08/1102/09/11

Teoría de errores: Medición, medidas di-rectas e indirectas: propagación de e-rrores, el método de mínimos cuadrados.

J. Bustamante R.

3

No

PracticaFechas Contenido Docente Recurso

02 05/09/1109/09/11

Mediciones: Con el vernier, micrómetro,balanza y cronómetro

03 12/09/1116/09/11

Gráficas de funciones: Análisis de expe-rimentos

04 19/09/1123/09/11

1ra y 2da condición de Equilibrio

05 26/09/1130/09/11

Centro de gravedad

06 03/10/1107/10/11

Movimiento rectilíneo uniforme y uni-formemente variado

mota

07 10/10/1114/10/11

Caída libre y movimiento compuesto J. Bustamante R. tiza

08 17/10/1121/10/11

2da Ley de Newton y la Máquina de At-wood

pizarra

09 24/10/1128/10/11 Fuerza de rozamiento bibliografía

10 31/10/1104/11/11

Fuerza centrípeta applets

11 07/11/1111/11/11

Principio de Conservación de la Energíaequipos delaboratoriode física

12 14/11/1118/11/11

Principio de Conservación del Momen-tum lineal

13 21/11/1125/11/11 Péndulo físico

14 28/11/1102/12/11 Gravitación Universal

5. METODOLOGÍAExposición y explicación del profesor con participación activa de los estudiantes. Algunos tópicos del cursoserán dados a los alumnos como tarea, los cuales deberán ser sustentados.

Metodología aplicada: Deductiva - InductivaModo: Colectivo - Expositivo - InteractivoProcedimientos e instrumentos de evaluación: Procedimiento colectivo - individual.Instrumentos de Evaluación: exámenes parciales y monografías.

RECURSOS DIDÁCTICOS

Medios y materiales utilizados: visuales, gráficos, computadora personal, internet

6. SISTEMA DE EVALUACIÓN En las evaluaciones se tomarán en cuenta el aspecto cognitivo, desarrollode habilidades, destrezas y actitudes. Para este fin se tendrá en cuenta los siguientes instrumentos deevaluación:

4

04 exámenes parciales (EP). Obligatorios y cancelatorios. La inasistencia se calificará con la nota de cero.Tendrán un peso de 0.2 cada uno.

01 examen sustitutorio (ES). Comprende toda la asignatura. Será opcional y eliminará la nota más baja delos exámenes parciales.

Promedio de sustentación de trabajos (PST). Las sustentaciones de los trabajos dan lugar a las notas re-spectivas y de las cuales se obtienen el promedio. Tendrá peso 0.1.

1 Trabajo: CIENCIA Y MÉTODO CIENTÍFICO

2 Trabajo: INTERACCIÓN GRAVITACIONAL

Nota final (NF). La nota mínima aprobatoria es 11 (once) y se obtiene:

NF = 0,2(1EP + 2EP + 3EP + 4EP ) + 0,1(PIL+ PST )

7. REQUISITOS DE APROBACIÓN

Asistencia obligatoria a teoría y resolución de problemas

Participación activa en teoría y práctica con responsabilidad e iniciativa

Presentar y sustentar los exámenes parciales y/o sustitutorios y trabajos asignados.

Obtener una nota promedio final (NF) de 11 (once) en el sistema vigesimal

BIBLIOGRAFÍA

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Ayacucho, agosto del 2011

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