Física I

Código: CB310
Créditos: 4
Prerrequisito: Cálculo I (CB060)
Profesor: Castellanos Molina Enrique -Rodriguez Salcedo Victor Fernando -

Objetivos

• Que el estudiante de ingeniería adquiera una comprensión básica de la mecánica newtoniana que le permita analizar cualitativa y cuantitativamente los fenómenos y las aplicaciones relacionadas con el movimiento de los cuerpos y sistemas mecánicos, y aplicar los conceptos y leyes fundamentales a problemas concretos utilizando el lenguaje matemático y el cálculo diferencial e integral y la notación vectorial.
• Comprender y aplicar una ley física al movimiento de los cuerpos
• Utilizar las unidades principales del sistema internacional de unidades S.I
• Aplicar técnicas de estimación para encontrar respuestas numéricas
• Reconocer la naturaleza vectorial de desplazamiento y posición
• Estimar la velocidad y aceleración a partir de la trayectoria de un objeto
• Relacionar posición, velocidad y aceleración en el movimiento
• Resolver adecuadamente problemas de los diferentes tipos de movimiento
• Relacionar velocidades entre diferentes marcos de referencia inerciales
• Identificar las fuerzas que actúan sobre un sistema
• Aplicar las leyes de Newton al movimiento de una partícula
• Calcular la fuerza gravitacional entre partículas
• Calcular el trabajo realizado por una fuerza conocida que actúa sobre un desplazamiento dado
• Determinar ventajas mecánicas y eficiencias en máquinas simples
• Describir el momento angular geométricamente
• Calcular el torque producido por una fuerza relativo a cualquier centro
• Determinar el centro de masa de un cuerpo
• Analizar la rotación de un cuerpo rígido alrededor de un eje dado

Metodologia

Los estudiantes realizan una lectura previa del material a tratarse en clase, según los contenidos especificados para ésta. En la sesión de 2 horas el profesor hace una explicación de los conceptos teóricos y realiza ejemplos de aplicación en detalle. También asigna las lecturas y ejercicios correspondientes, así como trabajos de investigación y actividades computacionales. Otras actividades durante la clase incluyen: utilización de material audiovisual (videos, simulaciones, etc.); demostraciones experimentales en clase, talleres de solución de problemas y actividades de evaluación.

En cuanto al trabajo experimental, cada estudiante prepara el material a partir de la guía correspondiente a la práctica antes de comenzar ésta. Trabajando en grupos de tres a cuatro estudiantes, durante la sesión de dos horas cada grupo realiza las mediciones correspondientes y hace un análisis preliminar, mientras el docente resuelve dudas y al mismo tiempo hace preguntas a los estudiantes. Después de la práctica, cada grupo presenta un informe detallado sobre la actividad experimental. Existen también prácticas experimentales "caseras" que se realizan fuera del laboratorio con equipo sencillo, pero que se documentan de forma similar a las anteriores.

Contenido

UNIDAD Temática	Semana	Clase No.	Objetivos Específicos	Contenido de la Clase	Guías de laboratorio	Otras actividades
1. Introducción al lenguaje de la física	1	1	1.1 y 1.2	Presentación del curso. La naturaleza de la física.
		2	1.4 a 1.6	Metrología y análisis dimensional.
		Lab. 0		Mediciones (grupos A y B)	Leer la totalidad de la guía de laboratorio “Laboratorio Cero”
	2	3	1.7 a 1.10	Repaso de vectores.
2. Cinemática		4	2.1 y 2.2.	Rapidez, velocidad y aceleración.
		Lab. 1-A			Guía de Lab.: “Introducción al cálculo de incertidumbres en las mediciones.”	Práctica casera 1: Mediciones diversas
	3	5	2.3 y 2.4	Movimiento rectilíneo.
		6	2.5	Movimiento de proyectiles.
		Lab. 1-B			Guía de Lab.: “Introducción al cálculo de incertidumbres en las mediciones.”	Práctica casera 1: Mediciones diversas
	4	7	2.6	Movimiento circular.
		8	2.7 y 2.8.	Movimiento general y relativo.
		Lab. 2-A	2.2 a 2.4		Guía de Lab.: “Descripción de un movimiento.”
	5	9		Sesión de repaso y recapitulación.
		10		Primer Examen PARCIAL
		Lab. 2-B	2.2 a 2.4.		Guía de Lab.: “Descripción de un movimiento”
3. Leyes de Newton	6	11	3.1 a 3.3	LECTURAS PREVIAS Las leyes de Movimiento
		12	3.1, 3.4 y 3.5	Dinámica del movimiento rectilíneo.
		Lab. 3-A	2.5		Guía de Lab.: “Estudio de un movimiento bidimensional. Tiro parabólico.”
	7	13	3.4 y 3.5	Aplicaciones de las leyes de Newton.
		14	3.4 y 3.5	Dinámica del movimiento circular; leyes del movimiento.
		Lab. 3-B	2.5		Guía de Lab.: “Estudio de un movimiento bidimensional. Tiro parabólico.”
	8	15	3.4 y 3.5	Gravitación. Aplicaciones de la ley de gravitación
		16	3.6 y 3.7	Otras aplicaciones de las leyes de Newton.
		Lab. 4-A	3.4		Guía de Lab.: “Segunda ley de Newton. Relación entre fuerza y aceleración.”
4. Leyes de conservación	9	17	4.3 y 4.4	Trabajo y energía cinética
		18	4.5	Potencia
		Lab. 4–B	3.4		Guía de Lab.: “Segunda ley de Newton. Relación entre fuerza y aceleración.”
	10	19	4.6 a 4.8	Energía potencial
		20	4.6 a 4.8	Conservación de la energía
		Lab. 5-A	4.5		Guía de Lab.: “Máquinas simples. Poleas.”
	11	21	4.1	Momentum lineal e impulso
		22	4.2	Colisiones
		Lab. 5-B	4.5		Guía de Lab.: “Máquinas simples. Poleas.”
	12	23		Sesión de repaso y recapitulación.
		24		Segundo Examen PARCIAL
		Lab. 6-A	4.2 y 4.8		Guía de Lab.: “Péndulo balístico.”
5. Sistemas  de  partículas y cuerpos rígidos	13	25	5.5	Centro de masa
		26	5.9 y 5.11	Cinemática de la rotación
		Lab. 6-B	4.2 y 4.8		Guía de Lab.: “Péndulo balístico.”
	14	27	5.6	Energía rotacional y momento de inercia
		28	5.7 y 5.8	Torque y trabajo en rotaciones
		Lab. 7-A	5.10		Guía de Lab.: “Momentos de inercia.”
	15	29	5.7 y 5.8	Movimiento de rodamiento y momentum angular
		30	5.9 y 5.11	Equilibrio estático de cuerpos rígidos
		Lab. 7–B	5.10		Guía de Lab.: “Momentos de inercia.”
	16	31		Sesión de repaso y recapitulación.
		32		Tercer Examen PARCIAL

Evaluación

Primer examen parcial	25 %
Segundo examen parcial	25 %
Tercer examen parcial	20 %
Evaluaciones cortas. etc	9 %
Laboratorio	21 %

Bibliografía Requerida

• Sears, Zemansky, Young y Freedman, Física Universitaria, 11 Ed., Vol. 1, Pearson/Addison-Wesley, México 2004.

• Guías de Laboratorio Física I

Bibliografía Complementaria

• Serway, Beichner, Física, Vol. 1, 5ª. Edición, McGraw-Hill, 2001.
• Lea, S.M. & J.R. Burke, Physics: The Nature of Things, Brooks/Cole (International Thomson Editores), 1997.

• Gettys, Keller y Skove, Física Clásica y Moderna, McGraw-Hill.
• Alonso y Finn, Física, Addison-Wesley Iberoamericana.
• Resnick, Halliday y Krane, Física, Vol. 1, CECSA.
• Giancoli, Física General, Prentice-Hall Interamericana.
• Tipler, Física, Vol. 1, Editorial Reverté.
• McKelvey y Grotch, Física para Ciencias e Ingenierías, Harper and Row Interamericana.
• Fishbane, Gasiorowicz & Thornton, Física para Ciencias e Ingeniería, Vol. 1, Prentice-Hall.
• Hecht, Física en Perspectiva, Addison-Wesley Iberoamericana.
• Feynman, Leighton y Sands, The Feynman Lectures on Physics, Vol. 1, Fondo Educativo Interamericano.
• Baird, Experimentación: Una introducción a la teoría de mediciones y diseño de experimentos, 2ª; ed., Prentice Hall, 1991.

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