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PROCESO FORMACIÓN

Código:FFO.06

DISEÑO DEL PROGRAMA DE ASIGNATURAS DE PROGRAMAS ACADÉMICOS PRESENCIALES

Versión: 03

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIAS FISICO MECÁNICAS Nivel Introductorio FÍSICA Código Número de Créditos INTENSIDAD HORARIA SEMANAL TAD TI: 18 Teóricas: 4 Prácticas: 12 TALLERES:___ LABORATORIO:___

Requisitos: Ninguno TEÓRICO-PRÁCTICA:___

PROPÓSITOS DEL CURSO: 

En virtud de la importancia que la Física representa para la sociedad en general, su aprendizaje se entiende actividad que requiere de: La adquisición de conocimientos y habilidades, cierta experiencia en la actividad científico-investigadora, actitudes y valores que posibiliten reconocer los beneficios de la ciencia y los inconvenientes del uso irresponsable de su aplicación. De acuerdo con lo anterior los temas estan organizados de tal manera que las Unidades de Aprendizaje conforman una secuencia de contenidos congruentes, que facilitan el proceso de aprendizaje significativo del estudiante.

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El programa de Física, posee un carácter formativo ya que relaciona la teoría con la práctica, fomentando la actividad científicoinvestigadora, así como el autoaprendizaje, abordando contenidos que posibilitan realizar operaciones vectoriales, y actividades experimentales que coadyuven en la solución de problemas prácticos de la Ciencia y la Tecnología.

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Impartir una formación inicial de la Física tanto en la parte teórica como experimental. Resolver dudas y superar falencias en el estudio de la física que permitan abordar la física I con seguridad y responsabilidad. Integrar la física en los procesos de aprendizaje de las diferentes áreas del conocimiento, a través de la participación de los estudiantes en la elaboración y exposición de física. Formar personas responsables frente a la sociedad, que aborden el estudio de la ingeniería con entusiasmo e interés en la solución de problemas que satisfagan necesidades, sociales, tecnológicas y científicas.

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Justificación 

La Física, se ubica dentro del grupo disciplinario Físico Matemático y se caracteriza por ser una de las ciencias experimentales que contribuye en el alumno el encontrar explicación a diversos fenómenos que se presentan en nuestra vida diaria, explicando un sinnúmero de fenómenos que se presentan en la naturaleza, construyendo teorías sobre teorías hasta demostrar la verdad de las mismas, dando lugar a la comprensión del desarrollo tecnológico que se ha generado hasta nuestros días.

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El estudio de la Física mantiene una estrecha relación con otras asignaturas como son: Álgebra, Cálculo, Temas de Química y Biología, entre otras. A la Biología le proporciona bases para el conocimiento y comprensión de los seres vivos, al Álgebra y el Cálculo las utiliza como una herramienta básica, la cual proporciona elementos para poder cuantificar y representar con modelos matemáticos una gran cantidad de fenómenos físicos, con la Química comparte el estudio de la materia y la energía.

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No ha sido trabajo fácil, a medida que el hombre descubre los fenómenos más insospechados en mundos micros y macroscópicos, encuentra más incógnitas por resolver. Todos los logros del hombre en los campos de la ciencia, se encaminan al bienestar del hombre, salvo algunos casos en que este lo uso en contra del mismo. En el camino de la ciencia muchas teorías han quedado incólumes, otras han sido modificadas y otras han sido rechazadas por completo. En estos tiempos en los cuales la ciencia y la tecnología avanzan a pasos agigantados, es preciso que el alumno interprete y analice los fenómenos naturales, sus causas y consecuencias que le permitan consultar, investigar y adentrarse con bases firmes en el mundo de la ciencia. La física, como asignatura, del Ciclo Introductorio pretende llevar al alumno por el camino del descubrimiento y despertar la curiosidad en el mismo, con lecturas, proposición de problemas y soluciones por medio de proyectos que sinteticen la comprensión del mundo físico, su entorno y misión del ser humano en la tierra, de tal forma que aborde el estudio de la ingeniería con responsabilidad y convicción.

Competencias a desarrollar Desarrollo de habilidades de pensamiento: El desarrollo de éstas habilidades en diferentes momentos del proceso de aprendizaje, en actividades que requieren los procesos de adquisición y procesamiento de información (observar, comparar, relacionar, razonar en forma abstracta, razonar en forma analógica, formar conceptos, plantear y resolver problemas). Estas habilidades se presentan en situaciones de aprendizaje tales como, conceptualización de lecturas, presentación de analogías para dar sentido y comprensión a eventos físicos, en la representación gráfica de contenidos como sucede con los mapas conceptuales. Habilidades de comunicación: Se aplican en actividades que requieren los procesos de socialización del aprendizaje en forma oral, escrita o gráfica. Estas habilidades se presentan en situaciones de aprendizaje tales como: La exposición o explicación de tareas, trabajos de grupo, consulta documental o vía Internet acerca de la importancia de los vectores y sistemas en equilibrio; elaboración de reportes escritos relativos a prácticas de laboratorio, actividades experimentales y experiencias de cátedra. Metodología: Se aplica en las actividades que requieren los procesos de trabajo escolar para una aproximación sistemática al objeto de estudio. En situaciones de aprendizaje tales como: La experimentación, observación de demostraciones, experiencias de cátedra en el salón de clases, investigación documental y/o vía Internet de fenómenos relacionados con la Física. Calidad: Se promueve a través de la auto-evaluación, coevaluación o evaluación del docente, como parte de la evaluación formativa, buscando que el alumno reconozca sus errores u omisiones y aciertos, desarrollando una actitud crítica y constructiva. Está presente durante la elaboración de trabajos, la resolución de problemas, discusión en grupo, entre otras situaciones de

aprendizaje. Logros Generales Ofrecer al estudiante las herramientas necesarias para asimilar el conocimiento de la Física y así participe activamente en su entorno con capacidad para resolver inquietudes respecto a un fenómeno. Lograr que el estudiante construya una visión del mundo que lo rodea y aplique las leyes de la física en el desarrollo de tecnologías. Reconocer la física como disciplina científica que aporta elementos para comprender los problemas que afronta la sociedad y su entorno. Comprender cada uno de los referentes teóricos de la física estudiados a nivel de Educación Media. Reconocer el lenguaje, herramientas y procedimientos involucrados en la solución de problemas para luego relacionarlos con la fase experimental. Desarrollar en el estudiante un espíritu competitivo y científico enmarcado en el conocimiento y aplicación de la física. Nivel de Logros o o o o o o o o o o o o o

Comprende la física como elemento fundamental en el desarrollo de la tecnología y la ciencia a favor de la sociedad, valorando el papel del trabajo científico. Expresa las magnitudes en las unidades de medidas indicadas estableciendo comparación entre varios sistemas. Analiza, interpreta y presenta argumentos válidos en el estudio del movimiento en una y dos dimensiones. Describe las leyes de Newton aplicándolas a situaciones del entorno y los nuevos avances de la ciencia y la tecnología. Describe eventos en situaciones cotidianas que relacionan la fuerza con la rapidez y la aceleración de un cuerpo. Interpreta datos presentados graficas en el plano cartesiano, en tablas y en diagramas. Comprende y usa la medida como forma de conocimiento de diferentes fenómenos. Formula problemas de medición y presenta alternativas de solución. Opera cantidades escalares y vectoriales de acuerdo a sus propiedades. Establece cuando dos magnitudes son o no directamente proporcionales y aplica el método de solución correspondiente. Respetar la naturaleza, opinión y manifestación de los demás y las diversas formas de expresión cultural de la sociedad. Interpreta modelos de la física básica y los expresa en lenguaje matemático. Plantea preguntas de carácter científico ambiental y tecnológico bien fundamentadas, orientadas a buscar la interrelación de diferentes fenómenos y

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teorías al respecto. Manifiesta inquietudes y deseos de saber acerca de problemas científicos, ambientales y tecnológicos y los articula con su deseo de saber en otras áreas del conocimiento. Formula hipótesis provenientes de la práctica de extraer conclusiones o deducciones, las asume como hipótesis predictivas a contrastar. Diseña experimentos, previendo en su diseño mecanismos de control experimental para poner a prueba las hipótesis que se derivan de las teorías científicas o de los sistemas formalizados; muestra las competencias necesarias para la realización de los experimentos y los presenta en la Expo-Física UIS. Formula preguntas y problemas teóricos y prácticos de las ciencias naturales y la tecnología, desde las teorías explicativas y a través de tales formulaciones, vincula el conocimiento científico con la vida cotidiana. Trata problemas que el profesor le plantea, que él mismo se plantea o que encuentra en un documento, desde la perspectiva de una teoría explicativa y desde ella misma ofrece posibles respuestas al problema; utiliza modelos lógicos y matemáticos y modifica sus conceptos y teorías, a partir de la crítica a las soluciones propuestas. UNIDADES TEMATICAS

UNIDAD 1 SISTEMAS DE MEDIDAS Y VECTORES

Tiempo ( 16 h)

Generalidades. ¿Porqué el ingeniero mecánico debe dominar los conceptos de fuerzas y aceleraciones, las leyes de Newton, la mecánica clásica y sus implicaciones en el diseño de máquinas?. Alcances, logros y aportes que el conocimiento de la dinámica puede contribuir a generar en el campo de la investigación y el desarrollo tecnológico. Relaciones de la dinámica con otros cursos básicos de la carrera y su ubicación en el gran campo de la mecánica clásica. Ejemplos generales de aplicación de los conocimientos que se pueden adquirir. Otras sugerencias y recomendaciones por parte del profesor. COMPETENCIA: Relacionar unidades de una misma magnitud. LOGROS 1. Realizar conversiones entre diferentes unidades de una magnitud. 2. Diferenciar cantidades escalares y vectorial. 3. Aplicar las propiedades de los algoritmos de adición y producto de vectores. NIVELES DE LOGRO: 1. Resuelve los problemas que requieren de la conversión de unidades. 2. Determina la suma de dos y más vectores, en forma gráfica y analítica. CONTENIDOS TEMÁTICOS. Sistema Internacional de medidas, Sistema Inglés, relacione entre unidades de una misma magnitud, conversiones. Cantidades escalares y vectoriales, Adición de vectores gráfica y analíticamente, descomposición de un vector, adición mediante componentes

rectangulares, producto cruz y producto punto.

UNIDAD 2. acelerado.

CINEMATICA: Movimiento uniforme Tiempo ( 18 horas)

y movimiento uniformemente

Logros: 1. Utiliza el sistema de referencias para establecer posiciones y movimientos. 2. Aplica modelos matemáticos en la solución de problemas de movimiento rectilíneo. 3. Aplica las reglas vectoriales en la solución de problemas de aplicación. 4. Reconoce movimientos combinados y aplica las leyes cinemáticas en la solución de problemas de aplicación. NIVELES DE LOGRO: 1. Representa la posición y movimiento de móviles haciendo uso de los vectores. 2. Identifica y diferencia los conceptos de distancia, desplazamiento, velocidad y rapidez. 3. Aplica las características propias de las cantidades vectoriales en la solución gráfica y analítica de problemas. CONTENIDOS TEMATICOS Cinemática de partículas. Análisis de las ecuaciones básicas de la cinemática. El movimiento rectilíneo uniforme (MV). Dinámica: el movimiento uniforme acelerado (MVA). Concepto de gravedad g. El movimiento en el plano. Movimiento de caída libre. Independencia de los movimientos. Movimiento semiparabólico y movimiento parabólico. Definiciones y características de desplazamiento angular, velocidad angular w y aceleración angular para el movimiento circular o curvo. Relaciones entre w y con v y a. Movimiento circulares uniforme y acelerado. El movimiento parabólico. El movimiento independiente y dependiente (ligado) de partículas o movimiento relativo. Ejercicios de aplicación.

UNIDAD 3 Dinámica de la partícula

tiempo ( 16 h)

COMPETENCIA: Analizar la relación entre las fuerzas que actúan sobre un cuerpo encontrando sus condiciones cinemáticas. LOGROS 1. Interpreta las leyes de Newton en el contexto de la naturaleza. 2. Cuantifica la masa, la aceleración y/o la fuerza aplicada sobre objetos. 3. Determina si un sistema de fuerzas se encuentra o no en equilibrio.

NIVELES DE LOGRO: 1.

Dibuja el diagrama libre de fuerzas a partir del cual construye las ecuaciones correspondientes sal sistema.

2. Aplica la segunda ley de Newton para determinar las variables cinemáticas. 3. Plantea y soluciona las ecuaciones de fuerzas aplicadas sobre un móvil. 4. Resuelve problemas de aplicación que involucran fuerzas de rozamiento y fuerzas de acción y reacción. CONTENIDOS TEMATICOS Primera ley de Newton; sistemas de referencia inerciales. Segunda ley de Newton; fuerza, masa y cantidad de movimiento. Tercera ley de Newton. Sistemas no inerciales; fuerzas de inercia. Interacciones fundamentales. Fuerzas de contacto y de fricción. Fricción en fluidos. Fuerzas elásticas. Momento cinético; principio de conservación. Fuerzas centrales. LOGROS: 1. Identificar las condiciones para que una fuerza realice torque sobre un cuerpo rígido. 2. Relacionar geométricamente un cuerpo en rotación con su comportamiento cinemático. NIVELES DE LOGRO: 1. Compara los efectos de una fuerza y de un torque ejercidos sobre un cuerpo 2. Identifica el momento de inercia rotacional de un objeto a partir de su geometría. 3. Determina el brazo de palanca cuando se aplica una fuerza sobre un cuerpo rígido. 4. Interpreta la conservación del momento angular de situaciones presentadas. CONTENIDOS TEMATICOS: Torque, equilibrio de translación, equilibrio de rotación y equilibrio total. UNIDAD 4: CANTIDAD DE MOVIMIENTO IMPULSO ( 4 h) COMPETENCIA: Determinar la cantidad de movimiento como expresión de la inercia y su relación con las manifestaciones energéticas. LOGROS 1.

Determinar la cantidad de movimiento de los cuerpos en condiciones determinadas.

2. Analizar las situaciones de colisión de cuerpos mediante el concepto de cantidad

de movimiento. NIVELES DE LOGRO: 1.

Identifica los conceptos de cantidad de movimiento y de impulso y los plantea matemáticamente.

2. Clasifica los tipos de colisión entre cuerpos y aplica los modelos matemáticos correspondientes. 3. Aplica el modelo de conservación de la cantidad de movimiento en la colisión de cuerpos. CONTENIDOS TEMÁTICOS: Concepto de cantidad de movimiento, Impulso, choques unidimensionales. UNIDAD 5. ENERGIA, TRABAJO Y CHOQUES ( 10 h) COMPETENCIA: Identificar las diferentes formas de energía y sus manifestaciones. LOGROS 1. Reconoce diferentes manifestaciones de la energía. 2. Aplica la ley de conservación de la energía en la solución de problemas. 3. Identifica los conceptos de trabajo, energía y potencia y los relaciona en la solución de problemas. NIVELES DE LOGRO: 1. Calcula la energía almacenada o suministrada por un cuerpo. 2. Relaciona la energía potencial y cinética y trabajo en la ecuación de balance de energía mecánica. 3. Determina el trabajo, potencia, energía potencial y cinética de un sistema. CONTENIDOS TEMATICOS: Trabajo realizado por una fuerza. Potencia. Energía cinética. Fuerzas conservativas; energía potencial. Conservación de la energía mecánica. Movimiento rectilíneo bajo fuerzas conservativas; curvas de potencial. ESTRATEGIAS DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE I. METODOLOGÍA MÉTODOS Y TÉCNICAS Para el desarrollo del curso se empleara el método de lección magistral, así como el trabajo práctico experimental, la investigación bibliográfica dirigida, el método de solución de problemas, tareas y participación activa en clase. MATERIALES Libros, calculadora, equipos de laboratorio de física, Presentaciones en Power Point, videos, talleres, pizarra acrílica, marcadores, etc.

II. EVALUACIÓN Se considera la evaluación como un proceso continuo presente durante toda la enseñanza y el aprendizaje, partiendo de la premisa que no sólo se tratará de medir resultados sino que permite emitir juicios e interpretaciones del proceso educativo que lo favorezcan, es decir, la evaluación durante el curso de física se convierte en un soporte válido para revisar los procesos de enseñanza y aprendizaje. Con la mediación del docente se realizará una evaluación diagnostica que servirá para que tanto docente como estudiantes identifiquen las condiciones de entrada al nivel introductorio, además se realizará una evaluación formativa al finalizar cada una de las unidades que comprenden el curso de física para identificar en qué medida se alcanzaron los objetivos esperados. Seguimiento del trabajo individual y de preparación de clase, mediante la realización de quices, además de los trabajos prácticos y de simulación: 20%. Tres (3) evaluaciones parciales de igual ponderación cada una: 60%, (20% cada una). Pruebas Objetivas:      

Unidad I: Unidades de medida Vectores. Primer examen 15% Unidad II: Cinemática Segundo examen 15% Unidad III: Leyes de Newton y aplicaciones. Tercer examen 20% Proyecto de física. Trabajo de aplicación 15% Unidad IV: Energía, trabajo, cantidad de movimiento y choques Cuarto examen 20% Quinto examen: Quices, trabajos escritos y participación: 15% BIBLIOGRAFIA 1. Serway, Raymond. Física universitaria. Ed Mc Graw Hill 2. Hewitt, Paul. Física conceptual. Ed. Addison Wesley Longman. 3. Sears, Francis y Zemansky, Mark. Física. Ed. Prentice Hall. 4. Holliday, David y Resnick, Robert. Física Ed. Cecsa. 5. Alonso, Marcelo y Finn, Edward. Física tomo I. Ed. Addison Wesley. 6. Wilson Jerry D. Física 2. Prentice Hall Hispanoamericana S.A México 1996. 7. Douglas C. Giancoli. Fisica Principios con aplicaciones. Ed. Prentice Hall Mexico 1997 8. Lea Susanh, BurKe John, Física Vol 1. La naturaleza de las cosas. Thomson Editores. 1999.

Revisiones

Preparado por:

Pedro P. Buitrago Roa, Lic. Matemáticas y física.

Esp. Computación para la docencia....