 Ministerio de Cultura y Educación Universidad Nacional de San Luis Facultad de Ingeniería y Ciencias Agropecuarias Departamento: Ingeniería Área: Mecánica |
(Programa del año 2017)
(Programa en trámite de aprobación)
(Programa presentado el 28/07/2017 11:33:37)
| I - Oferta Académica | |||||||||||||||
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| II - Equipo Docente | ||||||||||||||||
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| III - Características del Curso | |||||||||||||||||||||||||||||||
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| IV - Fundamentación |
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El concepto de diferenciación de vectores se expondrá en las primeras clases, y el análisis vectorial se utilizará a lo largo de la dinámica. Este método da origen a una deducción más concisa de los principios fundamentales. También permite analizar muchos problemas de cinemática y de la cinética que no podrían solucionarse con métodos escalares. Sin embargo se hace hincapié en la comprensión correcta de los principios de la mecánica y en su aplicación a los problemas de ingeniería, y el análisis vectorial se ofrece sobre todo como una herramienta de gran utilidad.
Una de las características del enfoque que se d.C. en este curso es que, la mecánica de partículas ha sido separada claramente de la mecánica de cuerpos rígidos. Este planteamiento permite considerar aplicaciones prácticas y simples en una fase temprana y posponer la exposición de conceptos más difíciles. Los conceptos básicos de fuerza, masa y aceleración, de trabajo y energía, de impulso y cantidad de movimiento se examinan y se aplican primero a los problemas en que intervienen sólo partículas. De este modo los estudiantes se familiarizarán con los tres métodos básicos que se emplean en dinámica y aprenderán sus ventajas respectivas antes de afrontar los problemas del movimiento de cuerpos rígidos. Se subraya el hecho de que la mecánica es esencialmente una ciencia deductiva, basada en unos cuantos principios fundamentales. Las derivaciones son presentadas en su secuencia lógica y con el rigor que se requiere en este nivel. Sin embargo, por ser el proceso de aprendizaje principalmente inductivo, se incluyen primero aplicaciones simples. Y así la dinámica de partículas precede a la de los cuerpos rígidos. Al final de cada práctico se añaden un grupo de problemas que están diseñados para resolver por computadora. Desarrollar el algoritmo requerido para resolver un problema de mecánica beneficia a el alumno de dos maneras: 1) le ayudará a comprender mejor los principios de la, mecánica en cuestión; 2) le brindará la oportunidad de aplicar los conocimientos adquiridos en el curso de programación a la solución de importantes problemas de ingeniería.- Resaltar el hecho de que la mecánica es esencialmente una ciencia deductiva que se basa en unos cuantos principios fundamentales. Las derivaciones se presentan en su orden lógico y con todo el rigor necesario a este nivel. Pero como el proceso de aprendizaje es altamente inductivo, se consideran primero aplicaciones sencillas. |
| V - Objetivos / Resultados de Aprendizaje |
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Desarrollar en el estudiante de Ingeniería la capacidad de analizar cualquier problema en forma sencilla y lógica, y aplicar en su solución principios básicos conocidos .
Estudiar los aspectos mas amplios de los problemas considerados y hacer hincapié en los métodos de aplicación general.- |
| VI - Contenidos |
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UNIDAD 1
-CINEMÁTICA DE PARTÍCULAS -Introducción a la dinámica Movimiento rectilíneo de partículas -Posición, velocidad y aceleración -Determinación del movimiento de una partícula -Movimiento rectilíneo uniforme -Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado -Movimiento de varias partículas -Solución gráfica de problemas de movimiento rectilíneo -Otros métodos gráficos Movimiento curvilíneo de partículas -Vector de posición. Velocidad y aceleración -Derivadas de funciones vectoriales -Componentes rectangulares de la velocidad y la aceleración -Movimiento relativo a un sistema de referencia en traslación -Componentes tangencia, y normal -Componentes radial y transversal UNIDAD 2 -DINAMICA DE PARTICULAS: SEGUNDA LEY DE NEWTON -Introducción -Segunda ley de movimiento de Newton -Cantidad de movimiento lineal de una partícula. Razón de cambio de la cantidad de movimiento lineal -Sistemas de unidades -Ecuaciones de movimiento -Equilibrio dinámico -Cantidad de movimiento angular de una partícula. Razón de cambio de la cantidad de movimiento angular -Ecuaciones de movimiento en términos de las componentes radial y transversal -Movimiento bajo una fuerza central. Conservación de la cantidad de movimiento angular -Ley de gravitación de Newton -Trayectoria de una partícula central bajo la acción de una fuerza central -Aplicación en mecánica celeste -Leyes de Kepler del movimiento planetario UNIDAD 3 -CINÉTICA DE PARTÍCULAS: MÉTODOS DE LA ENERGÍA Y LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO -Introducción -Trabajo de una fuerza -Energía cinética de una partícula. Principio del trabajo y la energía -Aplicaciones del principio del trabajo y la energía -Potencia y eficiencia -Energía potencial -Fuerzas conservativas -Conservación de la energía -Movimiento bajo una fuerza central conservativa. Aplicación a la mecánica celeste -Principio del impulso y la cantidad de movimiento -Movimiento impulsivo -Impacto central directo -Impacto central oblicuo -Problemas interviene la energía y la cantidad de movimiento UNIDAD 4 -SISTEMAS DE PARTÍCULAS -Introducción -Aplicación de las leyes de Newton al movimiento de un sistema de partículas. Fuerzas efectivas -Cantidad de movimiento lineal y angular de un sistema de partículas -Movimiento del centro de masa de un sistema de partículas -Cantidad de movimiento angular de un sistema de partículas alrededor de su centro de masa -Conservación de la cantidad de movimiento para sistemas de partículas -Energía cinética de un sistema de partículas -Principio del trabajo y la energía. Conservación de la energía para un sistema de partículas -Principio del impulso y la cantidad de movimiento de sistemas de partículas -Sistemas variables de partículas -Corriente estacionaria de partículas -Sistemas que ganan o pierden masa UNIDAD 5 -CINEMÁTICA DE CUERPOS RÍGIDOS -Introducción -Traslación -Rotación alrededor de un eje fijo -Ecuaciones que definen la rotación de un cuerpo rígido alrededor de un eje fijo -Movimiento plano general -Velocidad absoluta y velocidad relativa en el movimiento plano -Centro de rotación instantáneo en el movimiento plano -Aceleraciones absoluta y relativa en el movimiento plano -Análisis del movimiento plano en términos de un parámetro -Razón de cambio de un vector con respecto a un sistema de referencia en rotación -Movimiento plano de una partícula relativa a un sistema de referencia en rotación. Aceleración de Coriolis -Movimiento alrededor de un punto fijo -Movimiento general -Movimiento tridimensional de una partícula con respecto a un -sistema de referencia en rotación. Aceleración de Coriolis -Sistema de referencia en movimiento general UNIDAD 6 -MOVIMIENTO PLANO DE CUERPOS RÍGIDOS: FUERZAS Y ACELERACIONES -Introducción -Ecuaciones de movimiento de un cuerpo rígido -Cantidad de movimiento angular de un cuerpo rugido en movimiento plano -Movimiento plano de un cuerpo rígido. Principio de d'Alembert -Observación acerca de los axiomas de la mecánica de cuerpos rígidos -Solución de problemas que implican el movimiento de un cuerpo rígido -Sistemas de cuerpos rígidos -Movimiento plano restringido o vinculado UNIDAD 7 -MOVIMIENTO PLANO DE CUERPOS RÍGIDOS: MÉTODOS DE LA ENERGÍA Y LA -CANTIDAD DE MOVIMIENTO -Introducción -Principio del trabajo y la energía para un cuerpo rígido -Trabajo de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo rígido -Energía cinética de un cuerpo rígido en movimiento plano -Sistemas de cuerpos rígidos -Conservación de la energía Potencia -Principio del impulso y la cantidad de movimiento para el movimiento plano de un cuerpo rígido -Sistemas de cuerpos rígidos -Conservación de la cantidad de movimiento angular -Movimiento impulsivo -Impacto excéntrico UNIDAD 8 -VIBRACIONES MECÁNICAS -Introducción Vibraciones sin amortiguamiento -Vibraciones libres de partículas. Movimiento armónico simple -Péndulo simple (solución aproximada) -Péndulo simple (solución exacta -Vibraciones libres de cuerpos rígidos -Aplicación del principio de la conservación de la energía -Vibraciones forzadas Vibraciones amortiguadas -Vibraciones libres amortiguadas -Vibraciones forzadas amortiguadas -Analogías eléctricas |
| VII - Plan de Trabajos Prácticos |
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PRACTICO Nº1
- Resolución de problemas de cinemática de la partícula. PRACTICO Nº2 - Resolución de problemas de dinámica de la partícula PRACTICO Nº3 - Resolución de problemas de energía y cantidad de movimiento. PRACTICO Nº4 - Resolución de problemas de sistema de partículas. PRACTICO Nº5 - Resolución de problemas de cinemática de los cuerpos rígidos PRACTICO Nº6 - Resolución de problemas de movimiento de cuerpos rígidos. PRACTICO Nº7 - Resolucion de problemas movimiento plano de cuerpos rígidos: métodos de la energía y la cantidad de movimiento PRACTICO Nº8 - Resolución de problemas de Vibraciones Mecánicas. Trabajo Práctico de Laboratorio - Medición de parámetros cinemáticos de un cuerpo rígido en movimiento. - Medición y análisis de vibraciones mecánicas. |
| VIII - Regimen de Aprobación |
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RÉGIMEN DE APROBACIÓN SIN EXAMEN FINAL.
Los alumnos podrán: - PROMOVER LA ASIGNATURA EN FORMA TOTAL, PARA LO CUAL DEBERÁN CUMPLIMENTAR CON LOS SIGUIENTES REQUISITOS: a) Asistir al 80% de las clases teórico-practicas. b) Tener aprobada y regularizada las correlativas precedentes del plan de estudios. c) Aprobar dos parciales prácticos con una calificación no menor a siete (7) d) Aprobar el 100% de los trabajos prácticos. e) Presentar una carpeta de trabajos prácticos. f) Aprobar un trabajo final con problemas específicos de ingeniería, individual o grupal, sobre un tema a elección donde se evaluará, la calidad, la presentación, la profundidad del contenido, la creatividad, la aplicación práctica y la expresión oral. Dicho trabajo deberá ser presentado, por escrito, o por algún otro medio, y defendido en forma oral por el grupo. Cumplimentadas las condiciones antes mencionadas el alumno tendrá APROBADA la asignatura sin examen final. RÉGIMEN DE APROBACIÓN CON EXAMEN FINAL Para esta condición el alumno, deberá haber regularizado la asignatura. Para regularizar la asignatura con los siguientes requisitos: a) Asistir al 80 % de las clases teórico – prácticas. b) Aprobar el 100% de los trabajos prácticos. c) Presentar una carpeta de trabajos prácticos. d) Aprobar dos parciales prácticos con una calificación superior a 6 (seis) - Cada Examen Parcial podrá ser recuperado dos veces. El examen final constará de: Un desarrollo teórico, con dos bolillas, en el cual el alumno elegirá una bolilla para desarrollar y exponer la misma. Luego el tribunal le hará preguntas del programa en general. RÉGIMEN DE APROBACIÓN EN CONDICIÓN DE LIBRES Los alumnos que se presenten en condición de libres, rendirán según Ordenanza CD.001/91. El alumno que se presente a rendir en condición de libre, deberá aprobar primeramente un examen práctico con problemas de las distintas unidades, con una nota igual o mayor a 7. Posteriormente pasará a una segunda instancia en la cual se evaluarán los contenidos teóricos de la materia. En la misma el alumno extraerá dos bolillas y podrá elegir una de ellas para desarrollar y exponer oralmente. Luego se harán preguntas sobre el programa en general. |
| IX - Bibliografía Básica |
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[1] MECÁNICA VECTORIAL PARA INGENIEROS - DINÁMICA TOMO II - Autor: Beer - Johnston - Editorial: MC GRAW - HILL - Año: 2015
[2] MECÁNICA VECTORIAL PARA INGENIEROS - Autor: Harry NARA - Editorial: LIMUSA - Año: 2009 [3] MECÁNICA TEÓRICA - Autor: Ricardo HERTIG - Editorial: EL ATENEO - Año: 2005 [4] Apuntes de la asignatura - Autor: Ing. Víctor RODRIGO |
| X - Bibliografia Complementaria |
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[1] DISEÑO DE MÁQUINAS - Autor: HALL HOLOWENCO, Laughlin - Editorial: MAC GRAW HILL - Año: 1997
[2] VIBRACIONES MECÁNICAS - Autor: SETO, William - Editorial: MC GRAW HILL [3] VIBRACIONES MECÁNICAS - Autor: SINGIRESU, Rao - Editorial: PRENTICE HALL - PEARSON - Año: 2012 |
| XI - Resumen de Objetivos |
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Desarrollar en el estudiante de Ingeniería la capacidad de analizar cualquier problema en forma sencilla y lógica, y aplicar en su solución principios básicos conocidos .
Estudiar los aspectos mas amplios de los problemas considerados y hacer hincapié en los métodos de aplicación general.- |
| XII - Resumen del Programa |
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UNIDAD 1: CINEMÁTICA DE PARTÍCULAS
Introducción a la dinámica Movimiento rectilíneo de partículas Posición, velocidad y aceleración Determinación del movimiento de una partícula Movimiento rectilíneo uniforme Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado Movimiento de varias partículas Solución gráfica de problemas de movimiento rectilíneo Otros métodos gráficos Movimiento curvilíneo de partículas Vector de posición. Velocidad y aceleración Derivadas de funciones vectoriales Componentes rectangulares de la velocidad y la aceleración Movimiento relativo a un sistema de referencia en traslación Componentes tangencia, y normal Componentes radial y transversal UNIDAD 2: DINÁMICA DE PARTÍCULAS: SEGUNDA LEY DE NEWTON Introducción Segunda ley de movimiento de Newton Cantidad de movimiento lineal de una partícula. Razón de cambio de la cantidad de movimiento lineal Sistemas de unidades Ecuaciones de movimiento Equilibrio dinámico Cantidad de movimiento angular de una partícula. Razón de cambio de la cantidad de movimiento angular Ecuaciones de movimiento en términos de las componentes radial y transversal Movimiento bajo una fuerza central. Conservación de la cantidad de movimiento angular Ley de gravitación de Newton fuerza Trayectoria de una partícula central bajo la acción de una fuerza central Aplicación en mecánica celeste Leyes de Kepler del movimiento planetario UNIDAD 3: CINÉTICA DE PARTÍCULAS: MÉTODOS DE LA ENERGÍA Y LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO Introducción Trabajo de una fuerza Energía cinética de una partícula. Principio del trabajo y la energía Aplicaciones del principio del trabajo y la energía Potencia y eficiencia Energía potencial Fuerzas conservativas Conservación de la energía Movimiento bajo una fuerza central conservativa. Aplicación a la mecánica celeste Principio del impulso y la cantidad de movimiento Movimiento impulsivo Impacto central directo Impacto central oblicuo Impacto Problemas interviene la energía y la cantidad de movimiento UNIDAD 4: SISTEMAS DE PARTÍCULAS Introducción Aplicación de las leyes de Newton al movimiento de un sistema de partículas. Fuerzas efectivas Cantidad de movimiento lineal y angular de un sistema de partículas Movimiento del centro de masa de un sistema de partículas Cantidad de movimiento angular de un sistema de partículas alrededor de su centro de masa Conservación de la cantidad de movimiento para sistemas de partículas Energía cinética de un sistema de partículas Principio del trabajo y la energía. Conservación de la energía para un sistema de partículas Principio del impulso y la cantidad de movimiento de sistemas de partículas Sistemas variables de partículas Corriente estacionaria de partículas Sistemas que ganan o pierden masa UNIDAD 5: CINEMÁTICA DE CUERPOS RÍGIDOS Introducción Traslación Rotación alrededor de un eje fijo Ecuaciones que definen la rotación de un cuerpo rígido alrededor de un eje fijo Movimiento plano general Velocidad absoluta y velocidad relativa en el movimiento plano Centro de rotación instantáneo en el movimiento plano Aceleraciones absoluta y relativa en el movimiento plano Análisis del movimiento plano en términos de un parámetro Razón de cambio de un vector con respecto a un sistema de referencia en rotación Movimiento plano de una partícula relativa a un sistema de referencia en rotación. Aceleración de Coriolis Movimiento alrededor de un punto fijo Movimiento general Movimiento tridimensional de una partícula con respecto a un sistema de referencia en rotación. Aceleración de Coriolis Sistema de referencia en movimiento general UNIDAD 6: MOVIMIENTO PLANO DE CUERPOS RÍGIDOS: FUERZAS Y ACELERACIONES Introducción Ecuaciones de movimiento de un cuerpo rígido Cantidad de movimiento angular de un cuerpo rugido en movimiento plano Movimiento plano de un cuerpo rígido. Principio de d'Alembert Observación acerca de los axiomas de la mecánica de cuerpos rígidos Solución de problemas que implican el movimiento de un cuerpo rígido Sistemas de cuerpos rígidos Movimiento plano restringido o vinculado UNIDAD 7: MOVIMIENTO PLANO DE CUERPOS RÍGIDOS: MÉTODOS DE LA ENERGÍA Y LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO Introducción Principio del trabajo y la energía para un cuerpo rígido Trabajo de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo rígido Energía cinética de un cuerpo rígido en movimiento plano Sistemas de cuerpos rígidos Conservación de la energía Potencia Principio del impulso y la cantidad de movimiento para el movimiento plano de un cuerpo rígido Sistemas de cuerpos rígidos Conservación de la cantidad de movimiento angular Movimiento impulsivo Impacto excéntrico UNIDAD 8: VIBRACIONES MECÁNICAS Introducción Vibraciones sin amortiguamiento Vibraciones libres de partículas. Movimiento armónico simple Péndulo simple (solución aproximada) Péndulo simple (solución exacta Vibraciones libres de cuerpos rígidos Aplicación del principio de la conservación de la energía Vibraciones forzadas Vibraciones amortiguadas Vibraciones libres amortiguadas Vibraciones forzadas amortiguadas Analogías eléctricas |
| XIII - Imprevistos |
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| XIV - Otros |
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