CIRCULAR DE MECÁNICA VECTORIAL DINÁMICA Enero 12 de 2011 DOCENTES: IE Esp. Rubén Arboleda V. ruben.arboleda@upb.edu.co. Físico José León Martínez jose.leon@upb.edu.co OBJETIVOS DE APRENDIZAJE PROPÓSITOS DE FORMACIÓN El estudiante de Mecánica Vectorial Dinámica será competente en el análisis y la solución de las diferentes situaciones físicas del movimiento de los cuerpos, integrando y aplicando los conceptos adquiridos en los cursos de matemática y física vistos hasta la fecha, en su proceso de formación como ingeniero. METAS DE APRENDIZAJE Asimilar y aplicar los conceptos de la mecánica clásica en diferentes situaciones físicas para el análisis del movimiento, tanto para partícula como para cuerpo rígido. Distinguir y aplicar las potencialidades de los diferentes métodos: Leyes de Newton, métodos energéticos y método de la cantidad de movimiento (lineal y angular), en la solución de problemas, tanto a nivel de partícula como de cuerpo rígido. Introducir la base conceptual de la dinámica tridimensional. COMPETENCIAS El estudiante será competente en interpretar, analizar, sintetizar y resolver una situación de movimiento. El estudiante estará en capacidad de comprobar, en las prácticas de laboratorio, la validez de teorías, conceptos, modelos físicos sobre situaciones físicas reales. El alumno sabrá diferenciar el método más adecuado para obtener la solución de una situación física determinada. El estudiante integrará y aplicará los conceptos físico-matemáticos adquiridos en los cursos anteriores. El estudiante debe tener buena destreza en el manejo de su calculadora de ingeniería. El alumno desarrollará destreza en el manejo de herramientas informáticas. 1 CONTENIDO (Por clases) Módulo I: CINEMÁTICA DE LA PARTÍCULA Semana 01 (Enero 17) 1. Presentación del profesor, programa de la materia, fechas de evaluación y entrega de trabajos, metodología, bibliografía, etc. Introducción. 2. Cinemática Rectilínea. Semana 02 (Enero 24) 3. Cinemática coordenadas rectangulares. 4. Cinemática componentes normal y tangencial. Laboratorio: Presentación y conformación de grupos de trabajo Semana 03 (Enero 31) 5. Cinemática coordenadas polares. 6. Movimiento dependiente de partículas. Práctica 1: Movimiento relativo y cinemática rectilínea de partículas (grupo A) Semana 04 (Febrero 7) 7. Ejercicios. 8. Examen parcial (20%): Cinemática de la partícula. Práctica 1: Movimiento relativo y cinemática rectilínea de partículas (grupo B) Módulo II: CINEMÁTICA PLANA DEL CUERPO RÍGIDO. Semana 05 (Febrero 14) 9. Cinemática de un cuerpo rígido. Traslación. Rotación con respecto a un eje fijo. 10. Análisis del movimiento absoluto (1). Práctica 2: Cinemática de la partícula coordenadas intrínsecas (grupo A) Semana 06 (Febrero 21) 11. Análisis del movimiento absoluto (2). 12. Centro instantáneo de velocidad cero. Práctica 2: Cinemática de la partícula coordenadas intrínsecas (grupo B) Semana 07 (Febrero 28) 13. Análisis del movimiento relativo: velocidad (1). 14. Análisis del movimiento relativo: velocidad (2). Práctica 3: Fuerza centrípeta (grupo A) Semana 08 (Marzo 7) 15. Análisis del movimiento relativo: aceleración (1). 16. Análisis del movimiento relativo: aceleración (2). Práctica 3: Fuerza centrípeta (grupo B) Semana 09 (Marzo 14) 17. Análisis de movimiento relativo usando ejes de rotación (1). 18. Parcial 2 (20%): Cinemática del cuerpo rígido Práctica 4: Péndulo compuesto (grupo A) 2 Módulo III: CINÉTICA PLANA DEL CUERPO RÍGIDO. Semana 10 (Marzo 21) 19. Introducción a la Dinámica 20. Ecuaciones de movimiento 1 Práctica 4: Péndulo compuesto (grupo B) Semana 11 (Marzo 28) 21. Ecuaciones de movimiento 2 22. Traslación. Práctica 5: Momento de inercia del cuerpo rígido (grupo A) Semana 12 (Abril 4) Registro del 40% de nota en el sistema 23. Rotación con respecto a un eje fijo. 24. Movimiento plano general. Práctica 5: Momento de inercia del cuerpo rígido (grupo B) Semana 13 (Abril 11) 25. Ejercicios 26. Trabajo y energía 1 Práctica 6: Trabajo y energía del cuerpo rígido (grupo A) SEMANA SANTA (Abril 17 a 24) Semana 14 (Abril 25) Ultimo día cancelación materias abril 29 27. Parcial 3 (20%): Dinámica del cuerpo rígido 28. Trabajo y energía 2 Práctica 6: Trabajo y energía del cuerpo rígido (grupo B) Semana 15 (Mayo 2) 29. Trabajo y energía 3 30. Impulso y momentum 1 Práctica 7: Vibraciones mecánicas (grupo A) Semana 16 (Mayo 9) 31. Impulso y momentum 2 32. Ejercicios Práctica 7: Vibraciones mecánicas (grupo B) Semana 17 (Mayo 16) Prácticas atrasadas Parcial final (20% lo programa la secretaría): Dinámica del cuerpo rígido. BIBLIOGRAFÍA Texto guía: MERIAM, J. L. y KRAIGE. Mecánica para ingenieros: dinámica, 3ª edición. Madrid: Reverté, 2004. 625p. Textos complementarios para consulta: HIBBELER, R. C. Mecánica vectorial para Ingenieros: Dinámica. Pearson Prentice Hall, 2004. 712p. 10ª. Ed. México D.F: 3 BEER, Ferdinand y JOHNSTON, Jr. E. Russell. Mecánica vectorial para ingenieros: dinámica. 6ª edición. Madrid: Mc Graw-Hill, 1998. 739 p. BEDFORD, Anthony y FOWLER, Wallace. Mecánica para Ingeniería: Dinámica. Pearson Prentice Hall, 5° ed, 2008. 650 p. SHAMES, Irving H. Mecánica para ingenieros: dinámica. 4ª edición. Madrid: Prentice Hall, 1998. 1075 p. Revistas: Mechanical Engineering. Mechanisms and machine theory. ASME Journal of Mechanical design. PRERREQUISITOS Materia Requerimiento Física I (Fundamentos de mecánica) *** Física estática *** Cálculo de variable real ** Cálculo vectorial * Matemática básica ** Álgebra lineal * Métodos numéricos ** Programación ** Ecuaciones diferenciales ** METODOLOGÍA El curso se desarrolla mediante actividades de tipo presencial, de trabajo autónomo y tutorías. En las actividades presénciales están: las clases, evaluaciones y las prácticas de laboratorio. Las actividades de trabajo autónomo del estudiante corresponden a: lecturas, horas dedicadas al estudio, tareas y trabajos. El docente dedica unas horas a tutoría atendiendo las inquietudes de los estudiantes. EVALUACIÓN Primer parcial Segundo Parcial Tercer Parcial Examen final Laboratorio. 20% 20% 20% 20% 20% 4 PROGRAMACIÓN DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE MECÁNICA VECTORIAL DINÁMICA SEMESTRE 2011-10 PRÁCTICA SEMANA PRESENTACIÓN Y CONFORMACIÓN DE GRUPOS DE TRABAJO Enero 24 1. MOVIMIENTO RELATIVO Y CINEMÁTICA DE PARTÍCULAS Enero 31, Febrero 7 2. CINEMÁTICA DE LA PARTÍCULA COORDENADAS INTRINSECAS Febrero 14 y 21 3. FUERZA CENTRÍPETA Febrero 28 y Marzo 7 4. PENDULO COMPUESTO Marzo 14 y 21 5. MOMENTO DE INERCIA DEL CUERPO RÍGIDO Marzo 28 y Abril 4 6. TRABAJAO Y ENERGÍA DEL CUERPO Abril 11 y 25 7. VIBRACIONES MECÁNICAS Mayo 2 y 9 PRACTICAS ATRASADAS Mayo 16 5