Física 1 para ingenieros

Facultad	Ciencias formales y naturales
Departamento	Física
Área	Física clásica
Nivel	Universitario

La introducción al mundo de la física en el área de la ingeniería es uno de los aspectos más relevantes al iniciar la formación como profesional, por lo tanto, es de suma importancia manejar y tener claro los conceptos más básicos. Para un mejor entendimiento de los temas, se presentan cuatro módulos, además, se cuenta con una herramienta evaluadora con el fin de afianzar los conocimientos adquiridos en cada lección.

Objetivos

Presentar al estudiante los principios básicos sobre los cuales se fundamenta la mecánica clásica, como una herramienta que le permita realizar un manejo de ideas conducentes a la comprensión de los fenómenos que tendrá que confrontar en el curso de su carrera.

Desarrollar en el estudiante, habilidades que lo capaciten en el análisis y solución de problemas. El nexo entre el saber y el saber hacer, característica fundamental del ingeniero.

Módulos

Módulo 1: Cinemática de la partícula

Para comenzar, se tratará el módulo denóminado Cinemática de la particula conformado por tres lecciones, las cuales, abarcan temas tales como la definición de cantidades vectoriales y escalares, cifras significativas, definición de vector y sus propiedades definidas para las operaciones de suma, producto punto y producto vectorial. Se describe la derivada de manera formal, llevándonos a profundizar en los casos de caída libre y tiro parabólico. Por otro lado, se añade el concepto de aceleración radial con el movimiento circular uniforme y su respectiva descripción cinemática. Por último, se describe el movimiento circular uniformemente acelerado. Todos los modulos están fundamentados a su vez con un análisis gráfico.

Lección 1: Cantidades vectoriales

Lección 2: Cinemática en una y más dimensiones

Lección 3: Movimiento curvilíneo y circular

Evaluación del módulo 1: Cinemática de la partícula

Evaluación del módulo 1: Cinemática de la partícula

Módulo 2: Leyes de Newton

Este módulo gira en torno a las Leyes de Newton, en donde las tres secciones abarcan temas como las transformaciones galileanas, teniendo las transformaciones de posición, velocidad y aceleración respectivas entre sistemas inerciales, agregando un nuevo concepto tal como lo es un sistema de referencia inercial y no inercial. Por otro lado, se introduce el concepto de momento lineal, con el fin de definir una nueva forma de interactuar entre sistemas, el cual corresponde por medio de fuerzas, clasificando los tipos de fuerza y formulando las tres grandes leyes presentadas por Newton, mostrando de forma pictórica cómo analizar estos sistemas por medio de los diagramas de cuerpo libre, con el fin de definir la cinemática presentada en el módulo anterior como resultado de la acción de fuerzas sobre los sistemas e introduciendo a su vez el concepto de fuerza ficticia para sistemas de referencia acelerados, terminando con la explicación de un par de problemas relacionados a fuerzas centrales, describiendo la ley de gravitación de Newton y el movimiento y leyes presentadas por Kepler.

Lección 1: Movimiento relativo y concepto de partícula libre

Lección 2: Fuerzas, leyes de Newton y dinámica de la partícula

Lección 3: Fuerzas centrales. Gravitación

Evaluación del módulo 2: Leyes de Newton

Evaluación del módulo 2: Leyes de Newton

Módulo 3: Trabajo, energía y sistemas de partículas

En este módulo se introduce el concepto de trabajo y energía, con el fin de definir distintos tipos de energía asociadas a varios tipos de fuerza (energía potencial elástica, energía potencial, energía potencial gravitatoria), estas, serán representadas en diagramas de energía y equilibrio. Se clasificarán los tipos de fuerzas en conservativas y no conservativas, con el fin de buscar una correspondencia entre las energías y estas clasificaciones. Conceptos tales como conservación de energía, conservación del momento lineal se extenderán a grupos de partículas, los cuales serán descritos por medio de su centro de masa, su velocidad y aceleración respectiva a este punto, además, se agrega el concepto de momento angular y la interacción entre partículas por medio de colisiones para una o más dimensiones.

Lección 1: Conceptos básicos sobre trabajo y energía

Lección 2: Energía potencial y fuerzas conservativas

Lección 3: Sistemas de partículas

Evaluación del módulo 3: Trabajo, energía y sistemas de partículas

Evaluación del módulo 3: Trabajo, energía y sistema de partículas

Módulo 4: Dinámica del cuerpo rígido y de fluidos

El módulo Dinámica del cuerpo rígido y de fluidos introduce el concepto de cuerpo rígido, el cual será el sistema al que se desea abarcar su dinámica por medio de la definición torques, momento angular, momentos de inercia y el uso de teoremas (ejes paralelos y perpendiculares), describiendo a su vez la energía asociada los movimientos de traslación y rotación. Por otro lado, se agrega un nuevo tipo de dinámica, correspondiente a los fluidos, tales como líquidos y gases, los cuales presenta una propiedad intrínseca de la sustancia: la densidad, esta, será usada en los principios de Arquímedes y Pascal. Finalizado con nociones como flujo, tipos de flujo, y la ecuación de continuidad de los fluidos ideales.

Lección 1: Torque y momento de inercia

Lección 2: Movimiento rotacional

Lección 3: Estática y dinámica de fluidos

Evaluación del módulo 4: Dinámica del cuerpo rígido y de fluidos

Evaluación del módulo 4: Dinámica del cuerpo rígido y de fluidos

Evaluación final

Evaluación final: Física 1 para ingenieros

Material adicional

Proyectos de aprendizaje relacionados

Recursos externos

Bibliografía