PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE CIVIL 1. DATOS INFORMATIVOS MATERIA O MODULO: Física II CODIGO:12055 CARRERA: Ingeniería Civil NIVEL: Segundo No. DE CREDITOS: 6 CREDITOS DE TEORIA: 4 CREDITOS DE PRACTICA: 2 PROFESOR TEORIA: Ing. Pablo H. Torres M. SEMESTRE /AÑO ACADEMICO: Segundo 2007 -2008 2. DESCRIPCIÓN DEL CURSO El Curso se desarrollará en cuatro (4) horas de clase teórica y dos horas de prácticas de Laboratorio por semana ( Dos Grupos ), que se dictarán de acuerdo a los horarios dispuestos por la Facultad y al departamento de Física. La materia se divide en teoría y práctica. Los aspectos que se mencionan seguidamente tienen relación a los temas en ambos campos. HORARIO Curso Cátedra Segundo Martes Miércoles Aula *Antes de iniciar cátedra

Hora 7h:00 a 09h:00 7h:00 a 09h:00

Ayudantía Martes y Miércoles*

3. OBJETIVO: Inculcar en el estudiante hábitos de análisis y razonamiento, tendiendo a

despertar inquietudes investigativas en base a los fenómenos naturales. Relacionar los fenómenos con los respectivos modelos matemáticos y teóricos, con los modelos experimentales. La parte teórica del curso tiende a cubrir los conocimientos de la Física en el capítulo de Mecánica y Ondas, en los siguientes temas: DINAMICA DE LA ROTACIÓN. ECUACIONES DE NEWTON. METODO DE LAS FUERZAS DE INERCIA. TRASLACIÓN Y ROTACIÓN SIMULTANEAS. METODO DEL TRABAJO Y LA ENERGIA: TEOREMAS DEL TRABAJO Y LA ENERGIA Y DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGIA EN LA TRASLACIÓN Y EN LA ROTACIÓN. POTENCIA MECANICA Y RENDIMIENTO. METODO DEL IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO: TEOREMAS DEL IMPULSO Y LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO EN LA TRASLACIÓN Y EN LA ROTACIÓN. CONSERVACIÓN DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO EN LA TRASLACIÓN Y EN LA ROTACIÓN. SISTEMAS DE MASA VARIABLE. CHOQUES EN UNA Y EN DOS DIRECCIONES. ROTACIÓN ALREDEDOR DE UN EJE MOVIL. ELASTICIDAD: ESFUERZOS Y DEFORMACIONES. LEY DE HOOKE. MODULOS ELÁSTICOS. VIBRACIONES MECANICAS: EL OSCILADOR ARMONICO SIMPLE. CONSIDERACIONES DINAMICAS Y CINEMATICAS DE UN SISTEMA ANIMADO DE MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE. MOVIMIENTOS ONDULATORIOS: ONDAS EN MEDIOS ELÁSTICOS. ECUACIÓN DE LAS ONDAS VIAJERAS. FENÓMENOS ONDULATORIOS. FENÓMENOS DE SUPERPOSICIÓN. ONDAS DE PRESION. ONDAS SONORAS. ACUSTICA DE LOCALES.

4. OBJETIVOS ESPECIFICOS: El desarrollo del curso permitirá al Estudiante identificar y relacionar los procesos Físicos que con modelos Matemáticos, se plantean las observaciones de la naturaleza; Al final del curso estará en capacidad de usar, especificar y/o aplicar los conocimientos en materias relacionadas y en la vida diaria. 5. CONTENIDOS 5.1 PLAN ANALÍTICO DE LA TEORÍA CAPITULO 1.- DINAMICA DE LA ROTACION 1.1 1.2 1.3

Revisión de las Leyes de Newton Resolución de problemas de dinámica de la rotación utilizando el método de las fuerzas de inercia. Traslación y rotación simultáneas. Problemas de rodadura. Fuerzas de fricción compatibles con la rodadura solamente. Rodadura con deslizamiento.

CAPITULO 2.- TRABAJO Y ENERGIA 2.1 2.2 2.3 2.4

Conceptos de trabajo y energía en la traslación y en la rotación. Unidades de medida. Ecuaciones dimensionales. Teorema del trabajo y la energía para la traslación y la rotación. Conservación de la energía. Aplicaciones del método del trabajo y la energía a la resolución de problemas de dinámica en la traslación y en la rotación. Potencia mecánica: Unidades y dimensiones. Rendimiento de los mecanismos.

CAPITULO 3.- IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6

Conceptos de impulso y cantidad de movimiento en la traslación y en la rotación. Unidades de medida. Ecuaciones dimensionales. Momento cinético. Teoremas del impulso y de la cantidad de movimiento para la traslación y la rotación. Conservación de la cantidad de movimiento. Aplicaciones del método del impulso y la cantidad de movimiento a la resolución de problemas de dinámica en la traslación y en la rotación. Impulso provocado por fuerzas y girógenos que varían en función del tiempo. Sistemas de masa variable. Choque de los cuerpos. Leyes del choque. Problemas en una y dos dimensiones.

CAPITULO 4.- ELASTICIDAD 4.1 4.2 4.3 4.4

Esfuerzos y deformaciones unitarias. Ley de Hooke. Módulos elásticos. Comportamiento elástico de los materiales. Límite elástico. Límite de proporcionalidad. Problemas de relación entre esfuerzos y deformaciones. Problemas de equilibrio hiperestático.

CAPITULO 5.- VIBRACIONES 5.1 5.2 5.3 5.4

Vibraciones mecánicas. Fuerzas y girógenos recuperadores elásticos. El oscilador armónico simple. Consideraciones dinámicas y cinemáticas. Ecuaciones del movimiento armónico simple. Sistemas vibrantes: Péndulo elástico, péndulo simple, péndulo compuesto, péndulo de

torsión. Ecuaciones, períodos de oscilación y frecuencias.

CAPITULO 6.- MOVIMIENTO ONDULATORIO 6.1 6.2 6.3 6.4

Ondas mecánicas. Propagación de las ondas. Ecuación fundamental. Longitud de onda y frecuencia. Ondas viajeras. Ecuación de las ondas viajeras. Superposición de ondas. Fenómenos de interferencia. Fenómenos ondulatorios.

CAPITULO 7.- ONDAS SONORAS 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5

Ondas mecánicas audibles, ultrasónicas e infrasónicas. Ondas de presión. Sistemas vibrantes y fuentes sonoras. Efecto Doppler. Acústica de locales.

5.2 PLAN CURRILAR DEL CURSO TEÓRICO CURSO

FECHA

CONTENIDO

ACTIVIDADES

2°

08-02-19

Indicaciones generales, Programa, Sistema de Evaluación y Cronograma de Evaluación,

2°

08-02-20

Dinámica de aplicaciones.

condiciones,

Exposición de trabajos, Lección. Asignación de Trabajos y Deberes

2°

08-02-26

Fuerza centrípeta y centrífuga: conceptos, aplicaciones a la dinámica

Taller. Exposición de Trabajos,. Asignación de Trabajos y Deberes

2°

08-02-27

Dinámica de aplicaciones.

Taller. Exposición de Trabajos,. Asignación de Trabajos y Deberes

2°

08-03-04

2°

08-03-05

2°

08-03-11

2°

08-03-12

2°

08-03-18

la

la

traslación:

rotación:

condiciones,

Lectura Sylabus, asignación de temas y deberes y fechas de evaluación

Cinética de la traslación y rotación: Leyes de Neuwton. Ejercicios de aplicación DINAMICA DE LA TRASLACIÓN Y ROTACION Trabajo y Energía: Conceptos, ecuaciones dimensionales, unidades de medida

Prueba I-02

Trabajo y Energía: Teorema del Trabajo y Energía para la traslación y la rotación. Conservación de la energía.

Revisión de la Prueba. Exposición de Trabajos,. Asignación de Trabajos y Deberes

DINAMICA: CINÉTICA, TRABAJO Y ENERGIA: DE LA

Exposición de trabajos, Lección. Asignación de Trabajos y Deberes

Taller, Exposición de Trabajos,. Asignación de Trabajos y Deberes

Examen 1° Bimestre

TRASLACIÓN Y LA ROTACION 2°

08-03-19

2°

08-03-25

2°

08-03-26

Potencia mecánica. Rendimiento de mecanismos. Unidades y dimensiones Impulso y cantidad de movimiento. Unidades. Ecuaciones dimensiónales. Impulso producido por una fuerza constante y por una fuerza variable. Impulso y cantidad de movimiento. Unidades. Ecuaciones dimensiónales. Impulso producido por una fuerza constante y por una fuerza variable.

Taller. Exposición de Trabajos,. Asignación de Trabajos y Deberes Taller, Exposición de Trabajos,. Asignación de Trabajos y Deberes Revisión del Examen y Entrega de Notas. Exposición de Trabajos, Asignación de Trabajos y Deberes

2°

08-04-01

Impulso y cantidad de movimiento. De la traslación y de la rotación. Aplicaciones y Problemas

Taller, Exposición de Trabajos,. Asignación de Trabajos y Deberes

2°

08-04-02

Elasticidad: Esfuerzos y deformaciones unitarias. Relaciones, Ecuaciones y Unidades.

Taller, Exposición de Trabajos,. Asignación de Trabajos y Deberes

2°

08-04-08

Elasticidad: Ley de Hook. Comportamiento elástico de los materiales.

Taller, Exposición de Trabajos,. Asignación de Trabajos y Deberes

2°

08-04-09

Elasticidad: Problemas de aplicación

Taller, Exposición de Trabajos,. Asignación de Trabajos y Deberes

2°

08-04-15

POTENCIA, IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO, ELASTICIDAD

Prueba II-02

2°

08-04-16

Vibraciones en Movimiento Armónico Simple ( M.A.S. ): Sistema Masa – Resorte Horizontal

Revisión de la Prueba. Exposición de Trabajos,. Asignación de Trabajos y Deberes

2°

08-04-22

Vibraciones en Movimiento Armónico Simple ( M.A.S. ): Círculo de Referencia; Sistema Masa – Resorte Vertical y vibraciones Reforzadas y Amortiguadas

Taller, Exposición de Trabajos,. Asignación de Trabajos y Deberes

2°

08-04-23

Movimiento Armónico Simple ( M.A.S. ): Péndulos: Simple, Físico, Elástico y de Torsión

Taller, Exposición de Trabajos,. Asignación de Trabajos y Deberes

2°

08-04-29

POTENCIA, IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO, ELASTICIDAD, VIBRACIONES

Examen 2° Bimestre

2°

08-04-30

2°

08-05-06

2°

08-05-07

2°

08-05-13

2°

08-05-14

2°

08-05-20

2°

08-05-21

Movimiento Ondulatorio: Vibraciones Armónicos en instrumentos de Viento

2°

08-05-27

ONDAS MECANICAS

Prueba III-01

2°

08-05-28

Movimiento Ondulatorio: Vibraciones: Tonos, Intervalos, Escalas y Gamas Musicales

Revisión de Prueba. Taller, Exposición de Trabajos,. Asignación de Trabajos y Deberes

2°

08-06-10

Movimiento Ondulatorio: Sonido: Concepto, Amplitud de onda, Intensidad de onda, Nivel de Intensidad y Sonoridad.

Taller, Exposición de Trabajos,. Asignación de Trabajos y Deberes

2°

08-06-11

Movimiento Doppler

Taller, Exposición de Trabajos,. Asignación de Trabajos y Deberes

08-06-17

ONDAS MECANICAS, VIBRACIONES Y SONIDO

2° 2°

08-06-27

Movimiento Ondulatorio: Generalidades, Características, Formas, Comportamiento y Ecuación General de la Onda Movimiento Ondulatorio: Ondas Transversales: Propiedades, Comportamiento y Ecuación de Velocidad de Propagación de una Onda Transversal Movimiento Ondulatorio:Ondas Longitudinales: Propiedades, Comportamiento y Ecuación de Velocidad de Propagación de una Onda Longitudinal Movimiento Ondulatorio:Ondas Longitudinales: Carácter Adiabático de una Onda Longitudinal y su comportamiento en variaciones de Temperatura Movimiento Ondulatorio: Vibraciones: Generalidades, Condiciones de Frontera de una Cuerda, Ondas Estacionarias y Armónicos en Instrumentos de Cuerda Movimiento Ondulatorio: Vibraciones: Vibraciones en Ondas Longitudinales,

Ondulatorio:

Sonido:

y

Efecto

Taller, Exposición de Trabajos,. Asignación de Trabajos y Deberes Revisión del Examen y Entrega de Notas. Exposición de Trabajos, Asignación de Trabajos y Deberes Taller, Exposición de Trabajos,. Asignación de Trabajos y Deberes Taller, Exposición de Trabajos,. Asignación de Trabajos y Deberes Taller, Exposición de Trabajos,. Asignación de Trabajos y Deberes Exposición de Trabajos,. Asignación de Trabajos y Deberes Taller, Exposición de Trabajos,. Asignación de Trabajos y Deberes

Examen 3° Bimestre Revisión de pruebas, exámenes. Entrega de notas.

6. METODOLOGIA, RECURSOS El Programa se desarrollará en base a un sistema activo de aprendizaje, en el que los estudiantes presentarán los “Temas propuestos en el Programa”, a través de una consulta para ser tratados en clase, esto implica también el análisis y discusión de los temas particulares que se presentan. La parte estructural del Tema será dirigida por el profesor para cimentar los conocimientos, por lo que además se presentarán trabajos y pruebas que demuestren los niveles de conocimiento adquiridos, previos a la aprobación del curso. Los recursos que se utilizarán serán: - Equipos de laboratorio y aparatos de medida. - Trabajos de resumen de los estudiantes. - Bibliografía apropiada. - Medios audiovisuales.

7. EVALUACIÓN 7.1 CRONOGRAMA DE LOS EXAMENES Y LAS PRUEBAS

FECHA Y HORA DE LOS EXÁMENES Y PRUEBAS Como los exámenes y las pruebas tienen la mayor ponderación, se indican a continuación las fechas de ejecución de las mismas. ITEM FECHA FECHA FECHA

PRUEBA 07-03-14 07-04-24 07-06-06

EXÁMEN 07-03-27 07-05-09 07-06-20

BIMESTRE Primer bimestre Segundo Bimestre Tercer bimestre

7.2 SISTEMA DE CALIFICACIONES

El semestre se divide en tres períodos que se evalúan de la siguiente manera: los dos primeros sobre quince puntos (15) y el tercero sobre veinte (20), dando un total de cincuenta puntos (50). Cada período se evalúa con las siguientes ponderaciones: la práctica de Laboratorio el 10% y la teoría al 90%. Según la siguiente tabla: PONDERACIONES DE LOS ITEMS A SER EVALUADOS Item

Examen*

Laboratorio

Ponderación

60%

10%

Prueba Lecciones y Trabajos 20% 5%

DeberesTalleres 5%

* El examen consta de una parte teórica y de una parte práctica, con ponderación de 40% y 60% del Examen

7.3 FECHAS DE ENTREGA DE CALIFICACIONES EN SECRETARÍA En la tabla se indican la fecha de entrega de calificaciones. 1° Bimestre

2° Bimestre

3° Bimestre

08-04-04

08-05-16

08-06-27

7.4 FORMATO DE PRESENTACIÓN DE LAS TAREAS A SER EVALUADAS Todas las tareas que se evalúan en el presente curso deberán tener el siguiente formato:

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL ECUADOR FACULTAD: Ingeniería

PROFESOR: Ing. Pablo Torres M.

ESCUELA: CURSO: ASIGNATURA: TEMA:

ESTUDIANTE: PARALELO: DESCRIPCIÓN: FECHA:

Los espacios de escuela, curso paralelo y asignatura se llenan de acuerdo a la carrera, curso con paralelo y asignatura donde cada estudiante curse. En estudiante va(n) el (los) nombre(s) del (os) estudiante (s) que realiza(n) la(s) tarea(s). En descripción va el nombre de la tarea (Taller, Deber, Trabajo, Lección, Prueba) seguida de dos números: uno romano que indica el período y otro decimal que informa la estadística por período de cada una de las tareas realizadas. La fecha de entrega y el tema de una tarea se colocan en los espacios correspondientes. En el caso de trabajos de investigación deberá indicarse la bibliografía correspondiente. 8. BIBLIOGRAFÍA: Textos de Referencia: Física Universitaria: Sears – Zemansky – Young – Freedman Tomo I y II Dinámica para Ingenieros: Beer & Johnston

MC GRAW HILL

Textos recomendados: Física: Resnick – Holliday – Krane. Tomo II Física: Douglas Giancoli Física: Blatt Física: Serway. Tomo II Física: Alonso, Alonso/Acosta; Alonso/Finn Física: Vallejo – Zambrano Física: Vallejo – Ayala Física General: Carel van der Merwe 9. DATOS DEL PROFESOR: Horario de atención a estudiantes: Martes: 11h00-14h00 Miércoles: 11h00-14h00 Jueves: 11h00-14h00 Viernes: 09h00-14h00 Correo electrónico: [email protected] Teléfono: 2-237-274 ; 095-230-300 Aprobado: Por el Consejo de Escuela __________________________ F) Director de Escuela

Fecha:_______________________

Por el Consejo de Facultad __________________________ F) Decano

Fecha:__________________