Universidad de Puerto Rico Universidad de Puerto Rico en Humacao Facultad de Ciencias Naturales Departamento de Física y Electrónica Programa de Bachillerato en Física Aplicada a la Electrónica Prontuario Curricular

A. Título del curso •

Física Universitaria I

B. Codificación del curso •

FISI 3011 – Física Universitaria I

C. Cantidad de horas/créditos • •

Para el profesor tres (3) créditos Para el estudiante (3) créditos

D. Prerequisitos, correquisitos y otros requerimientos 1. Prerequisitos: MATE 3172

Pre-Cálculo II

2. Correquisitos: FISI 3013 MATE 3061

Laboratorio de Física Universitaria I Cálculo I

E. Descripción del curso Este es un curso introductorio a la física, como ciencia fundamental. Ofrece una visión unificada de la misma, enfatiza en los principios de conservación, los conceptos de campos y ondas, y el punto de vista atómico de la materia. Este primer semestre cubre la cinemática, dinámica de una partícula, energía, movimiento oscilatorio, dinámica de un sistema de partículas y el campo gravitacional.

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Curso FISI 3011 Física Universitaria I Página 2 F. Objetivos de aprendizaje Al finalizar el curso, el estudiante: 1. Identificará las unidades del sistema internacional SI 2. Definirá desplazamiento, velocidad y aceleración 3. Aplicará el método gráfico para resolver ejercicios 4. Calculará suma y productos de vectores 5. Analizará el movimiento de un proyectil 6. Describirá las leyes de Newton 7. Distinguirá las diferencias entre peso y masa 8. Discriminará entre fuerza lineal y fuerza centrípeta 9. Explicará la fricción estática y la fricción cinética 10. Definirá cantidad de movimiento, energía cinética y energia potencial 11. Reconocerá la relación entre las definiciones de trabajo y energía cinética 12. Reconocerá la aceleración de la gravedad 13. Describirá el cambio de aceleración de la gravedad debido a la rotación terrestre 14. Aplicará la conservación de la energía mecánica 15. Calculará el centro de masa de diferentes cuerpos 16. Calculará torque, momento de inercia y momento angular 17. Describirá el movimiento armónico simple de un péndulo 18. Definirá frecuencia y periodo en una onda 19. Calculará la velocidad de propagación de una onda 20. Inferirá la presión de una gas a partir de la teoría cinética de gases G. Bosquejo de contenido y distribución del tiempo •

Unidad I: Movimiento en una dimensión (4 horas) i. Vectores en 1D: Adición, Componentes, Magnitud, Dirección ii. Posición y Desplazamiento iii. Velocidad Promedio, Rapidez Promedio y Velocidad Instantánea iv. Aceleración Promedio y Aceleración Instantánea v. Problemas de Aceleración Constante: Caída Libre

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Unidad II: Movimiento en dos y tres dimensiones (4 horas) i. Vectores 2D y 3D: Adición, Componentes, Magnitud, Dirección ii. Posición y Desplazamiento iii. Velocidad Promedio y Velocidad Instantánea iv. Aceleracion Promedio y Aceleracion Instantánea v. Problema de Movimiento de Proyectil y Análisis del Movimiento

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Unidad III: Fuerza y Movimiento I (6 horas) i. Discusión y Observaciones Cualitativas de la Relación entre Fuerza y Movimiento.

Curso FISI 3011 Física Universitaria I Página 3 ii. iii. iv. v. vi.

Primera Ley de Newton: Masa, Definición de la Fuerza Neta, Discusión de Movimiento a Velocidad Constante y Velocidad Cero. Segunda Ley de Newton: Repaso Suma de Vectores o Vectores de Fuerza, Fuerza Neta y el Vector de Aceleración. Introducción a las Fuerzas Particulares: Tensión, Normal, Peso Problemas de Segunda Ley, 1D y 2D con énfasis en el Análisis Vectorial: Diagrama de Fuerzas, Magnitud Dirección de las Fuerzas, Fuerza Neta y Aceleración. Tercera Ley de Newton

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Unidad IV: Fuerza y Movimiento II (3 horas) i. Fuerza de Fricción y su Relación con al Fuerza Normal: Fricción Estática y Cinética. ii. Problemas con Fuerza de Fricción en 1D y 2D: Movimiento en Plano Inclinado. iii. Fuerza de Arrastre y Velocidad Terminal

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Unidad V: Trabajo y Energía (4 horas) i. Energía Cinética ii. Vectores: Multiplicación Escalar, Definición e Interpretación Geométrica (Proyecciones). iii. Trabajo y Trabajo por Fuerzas Variable: Denifición Integral de Trabajo. iv. Problemas de Trabajo: enfoque en el producto escalar entre la fuerza y el desplazamiento. v. Relación Cambio de Energía Cinética y Trabajo.

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Unidad VI: Conservación de la Energía (3 horas) i. Definición de Energía Potencial ii. Relación del Cambio en Energía Potencial y el Trabajo iii. Determinación de la Energía Potencial a partir de la Fuerza: Fuerza de Gravedad, Fuerza de Hook (fuerza de resorte). iv. Definición de Energía Mecánica y Conservación de Energía Mecánica. v. Problemas de Conservación de Energía: Montaña Rusa y Resortes.

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Unidad VIII: Momentum Lineal (2 horas) i. Definición de Momentum Lineal ii. Relación Momentum Lineal y Fuerza iii. Conservación de Momentum Lineal iv. Problemas de Colisiones en 1D y 2D: Elásticas e Inelásticas

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Unidad IX: Rotación (4 horas)

Curso FISI 3011 Física Universitaria I Página 4 i. ii. iii. iv. v. vi. vii.

Introducción al sistema de Coordenadas Polares en el Movimiento Rotacional Desplazamiento Angular y sus Propiedades Vectoriales (Magnitud y Dirección) Velocidad Angular y sus Propiedades Vectoriales (Magnitud y Dirección) Aceleracion Angular y sus Propiedades Vectoriales (Magnitud y Dirección) Problemas de Movimiento Rotacional: Velocidad Angular Constante y Aceleración Angular Constante Fuerza Centrípeta y Movimiento Circular Uniforme: Introducción a la Velocidad Tangencial y Relación con la Velocidad Angular. Relación entre Coordenadas Angulares y Coordenadas Lineales

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Unidad X: Torque, Energía Rotacional y Momento Angular (4 horas) i. Energía Cinética Rotacional y Momento de Inercia de Objetos ii. Torque Segunda Ley de Newton para Rotación iii. Vectores Producto Vectorial y el Torque: Magnitud y Dirección del Torque. iv. Rotación como Movimiento Translacional: Problema de una Rampa v. Mometum Angular y Conservación: Énfasis en la Multipllicación Vectorial (Magnitud y Dirección).

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Unidad XI: Gravitación (1 horas)

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Unidad XII: Ondas (3 horas) i. Tipos de Onda en la Naturaleza ii. Ondas Viajeras y Estacionarias: Transversales y Longitudinales iii. Amplitud, Largo de Onda y Frecuencia iv. La Velocidad de Una Onda Viajera v. La Ecuación de Onda vi. Superposición, Interferencia y Fasores de Onda

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Unidad XIII: Teoría Cinética de los Gases (2 horas) i. Presión, Volumen, Temperatura ii. Gas Ideal iii. Relación Temperatura y Velocidad (Energía Cinética)

H. Técnicas instruccionales • Conferencia i. Presenta los objetivos del tema ii. Expone aspectos fundamentales de cada tema iii. Resuelve uno o varios ejemplos

Curso FISI 3011 Física Universitaria I Página 5 iv.

Ofrece una explicación de la estrategia de resolución de problemas y la escribe en la pizarra. • Discusión i. Se asignan problemas similares a los de la clase ii. El profesor guía para que se apliquen las estrategias de resolución de problemas. iii. Un estudiante explica el problema resuelto en la pizarra. • Asignación de tareas: i. Se asignan problemas del libro recomendado u otra referencia como tareas. I. Recursos mínimos disponibles o requeridos • Pizarra • Proyector • Computadora con Microsoft Office J.

Técnicas de evaluación • • • •

Dos exámenes parciales Asignaciones especiales Examen final Total

60% 20% 20% 100%

K. Acomodo razonable La UPR-H cumple con las leyes ADA (Americans with Disabilities Act) y 51 (Servicios Educativos Integrales para Personas con Impedimentos) para garantizar igualdad en el acceso a la educación y servicios. Estudiantes con impedimentos: informe al profesor de cada curso sobre sus necesidades especiales y de acomodo razonable para el curso y visite la oficina de Servicios para la Población con Impedimentos (SERPI) a la brevedad posible. Se mantendrá la confidencialidad. L.

Integridad académica: La Universidad de Puerto Rico promueve los más altos estándares de integridad académica y científica. El Artículo 6.2 del Reglamento General de Estudiantes de la UPR (Certificación Núm. 13, 2009-2010, de la Junta de Síndicos) establece que “la deshonestidad académica incluye, pero no se limita a: acciones fraudulentas, la obtención de notas o grados académicos valiéndose de falsas o fraudulentas simulaciones, copiar total o parcialmente la labor académica de otra persona, plagiar total o parcialmente el trabajo de

Curso FISI 3011 Física Universitaria I Página 6 otra persona, copiar total o parcialmente las respuestas de otra persona a las preguntas de un examen, haciendo o consiguiendo que otro tome en su nombre cualquier prueba o examen oral o escrito, así como la ayuda o facilitación para que otra persona incurra en la referida conducta”. Cualquiera de estas acciones estará sujeta a sanciones disciplinarias en conformidad con el procedimiento disciplinario establecido en el Reglamento General de Estudiantes de la UPR vigente. M. Sistema de calificación • • • • • N.

100% - 88% 87% - 76% 75% - 60% 59% - 50% 49% - 0

A B C D F

Bibliografía: Drakos, N. (1996) IUN/FYDE Introductory Physics Notes. Recuperado de: http://theory.uwinnipeg.ca/physics Feynman, R.P., Leighton, R.B., Sands, M. (2013) The Feynman Lectures on Physics, Volume I, http://www.feynmanlectures.caltech.edu/II_toc.html. Halliday, D., Resnick, R. and Walter J. (2013). Fundamental of Physics (10 edition). John Wiley & Sons Inc. ISBN-13: 978-1118230619

th

Henderson, T (2016). The Physics Clasroom. Recuperado de: http://www.physicsclassroom.com Nave, C.R. (2012). HyperPhysics (Georgia State University). Recuperado de: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hph.html *Ohanian, H.C. and Markert, J.T. (2006). Physics for Engineers and Scientists (3 Edition). W. W. Norton & Company ISBN-13: 978-0393930030 rd

Serway, R.A. and Jewett, J.W. Jr. (2013). Principles of Physics: A Calculus-Based Text, Hybrid (5 Edition). Brooks/Cole ISBN-13: 978-1133110934 th

Serway, R.A. and Vuille, C. (2013). Fundamentos de Física (9a Edición). Cengage Learning Latin America ISBN-13 9786074818765. _____________________________ ∗ Recurso con vigencia para este curso. Rev. Abril 2015, Prof. Nicholas Pinto y Prof. Rogerio Furlan Rev. Marzo 2016 Prof. Rogerio Furlan y Luis Rosa

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