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UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CÓRDOBA FACULTAD DE INGENIERÍA ASIGNATURA: FÍSICA I - CATEDRAS: A - B - C PROFESORES: Magister Ing. Juan Lancioni - Ing. Mariano Nicotra - Doctor Ing. Pablo Petrashin. AÑO: 2020 1.-OBJETIVO GENERAL DE LA ASIGNATURA 

El objetivo general de la asignatura será la formación integral, desde una perspectiva humanista y cristiana, con una preparación científica, tecnológica y técnica sólida y actualizada, que capacite al graduado para ejercer la profesión con dignidad ética, eficacia y eficiencia, y espíritu de servicio a la comunidad.

2.-OBJETIVOS PARTICULARES 

Conocer los fenómenos físicos y las leyes que lo rigen, predominantemente aplicados a los problemas propios de la ingeniería, considerando como eje principal la mecánica (estática y dinámica) de sistemas discretos y continuos. Adicionalmente se brindarán conocimientos y conceptos esenciales de óptica e hidrostática y su aplicación a problemas específicos.

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Valorar la importancia de la Física en carreras de Ingeniería.

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Identificar y utilizar equipos de laboratorio para la comprobación de las leyes físicas, efectuando las mediciones, cálculos y conclusiones correspondientes.

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Generar una actitud intelectual que les permita aplicar los conocimientos de las leyes básicas a la resolución de problemas y además fomentar una predisposición de búsqueda e investigación científica.

3.-CONTENIDOS 3.1.-Programa Sintético: Óptica geométrica. Vectores. Equilibrio estático. Mecánica de fluidos – Estática. Movimiento en una dimensión. Movimiento en dos dimensiones. Las leyes del movimiento. Trabajo y energía, energía potencial y conservación de la energía. Momento lineal y colisiones Rotación de un cuerpo rígido alrededor de un punto fijo. Movimiento oscilatorio.

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3.2.-Programa analítico: UNIDAD TEMATICA 1: ÓPTICA GEOMÉTRICA Objetivos:  Comprender las leyes de la reflexión y refracción.  Resolver problemas de espejos, prismas y lentes delgadas.  Valorar la importancia de la óptica geométrica en el diseño de equipos ópticos. La naturaleza de la luz. Mediciones de la rapidez de la luz. Aproximación de rayo en la óptica geométrica. Reflexión y refracción. Ley de Snell. Prismas y dispersión. Principio de Huygens. Reflexión interna total. Principio de Fermat. Imagen formada por un espejo plano. Imagen formada por un espejo esférico. Imágenes que se forman por refracción. Lentes delgadas. Aberración de lentes. La cámara. El ojo. La lupa. El microscopio. Telescopio. UNIDAD TEMÁTICA 2: VECTORES Objetivos:  Reconocer la diferencia entre magnitudes escalares y vectoriales.  Resolver problemas de operaciones vectoriales.  Valorar la importancia de los vectores en orden a reconocer su relación con magnitudes físicas como: velocidad, aceleración, fuerza, momento lineal, torca, etc. Sistemas de coordenadas y marcos de referencia. Vectores y escalares. Algunas propiedades de los vectores. Componentes de un vector y vectores unitarios. Producto escalar y vectorial. UNIDAD TEMÁTICA 3: EQUILIBRIO ESTÁTICO Objetivos:  Reconocer las leyes físicas que aseguran que un cuerpo se encuentre en equilibrio de traslación y rotación simultáneamente.  Aplicar las leyes de equilibrio a sistemas estáticos simples, constituidos por cuerpos rígidos.  Interpretar los resultados obtenidos en la resolución de problemas, tanto desde el punto de vista cuantitativo como de signos. Condiciones de equilibrio de un cuerpo rígido. Centro de gravedad. Ejemplos con cuerpos rígidos en equilibrio estático. UNIDAD TEMÁTICA 4: MECÁNICA DE LOS FLUIDOS - ESTÁTICA Objetivos:  Conocer las leyes que rigen en fluidos quietos.  Aplicar los principios de equilibrio de fluidos.  Resolver problemas de hidrostática.  Entender el funcionamiento y uso de barómetros, manómetros, gatos hidráulicos, etc.

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Estados de la materia. Densidad y presión. Viscosidad. Variación de la presión con la profundidad. Medidas de la presión. Fuerza de empuje y principio de Arquímedes. Principio de Pascal. UNIDAD TEMÁTICA 5: MOVIMIENTO EN UNA DIMENSIÓN Objetivos:  Definir los conceptos básicos de la Cinemática en una dimensión.  Aplicar las leyes del movimiento rectilíneo a la resolución de problemas de encuentro, tiro vertical y caída libre.  Entender la Ley de Gravitación Universal de los cuerpos y su influencia en el tiro vertical y caída libre.  Realizar experiencias de laboratorio y caseras para entender la diferencia de cuerpos que caen en el vacío o se mueven en una atmósfera normal. Velocidad media y velocidad instantánea. Aceleración media e instantánea. Utilización de derivadas e integrales. Movimiento unidimensional con aceleración constante. Cuerpos en caída libre. Tiro vertical. UNIDAD TEMÁTICA 6: MOVIMIENTO EN DOS DIMENSIONES Objetivos:  Definir los conceptos básicos de la Cinemática en dos dimensiones.  Aplicar estos conceptos a la resolución de problemas de tiro oblicuo y movimiento circular.  Utilizar equipos de laboratorio para demostrar las leyes deducidas. Los vectores desplazamiento, velocidad y aceleración. Movimiento en dos dimensiones con aceleración constante. Movimiento de proyectiles. Movimiento circular. Aceleración tangencial y radial en el movimiento curvilíneo. Velocidad y aceleración relativas. UNIDAD TEMÁTICA 7: LAS LEYES DEL MOVIMIENTO Objetivos:  Conocer las leyes de la dinámica newtoniana  Utilizarlas para la solución de problemas de partículas individuales.  Entender el funcionamiento de máquinas sencillas que presenten o no rozamiento.  Armar dispositivos de laboratorio para demostrar las tres leyes de Newton. Introducción a la mecánica clásica. Concepto de fuerza. Primera ley de Newton y los marcos de referencias inerciales. Masa inercial. Fuerza y peso. Segunda ley de Newton. Tercera ley de Newton (de acción y reacción). Algunas aplicaciones de las leyes de Newton. Fuerzas de rozamiento. La segunda ley de Newton aplicada al movimiento circular uniforme y no uniforme. Movimiento en marcos de referencia acelerados.

UNIDAD TEMÁTICA 8: TRABAJO Y ENERGÍA, ENERGÍA POTENCIAL Y CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

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Objetivos:  Interpretar la diferencia entre trabajo realizado por una fuerza constante o variable.  Reconocer los distintos tipos de energía mecánica.  Valorar el vínculo entre trabajo y energía cinética.  Aplicar el teorema del trabajo y la energía cinética.  Reconocer la validez de la conservación de la energía mecánica.  Verificar la conservación de la energía mecánica tanto con equipos de laboratorio como con dispositivos en escala real. Trabajo realizado por una fuerza constante. Producto escalar de dos vectores. Trabajo realizado por una fuerza variable: caso unidimensional. Trabajo y energía cinética. Potencia. Fuerza conservativas y no conservativas. Energía potencial. Conservación de la energía mecánica. Energía potencial gravitacional cerca de la superficie de la tierra. Fuerzas no conservativas y el teorema del trabajo y la energía cinética. Energía potencial almacenada en un resorte. Relación entre las fuerzas conservativas y la energía potencial. Conservación de la energía en general. UNIDAD TEMÁTICA 9: MOMENTO LINEAL Y COLISIONES Objetivos:  Conocer, generalizar y utilizar los conceptos de momento lineal en sistemas de partículas y choques en una y dos dimensiones.  Reconocer la diferencia entre choques elásticos, plásticos y elastoplásticos, y vincular a cada choque con el concepto de coeficiente de restitución.  Utilizar equipos de laboratorios para simular distintos tipos de choques. Momento lineal e impulso. Conservación del impulso lineal para un sistema ( aislado) de dos partículas. Colisiones (choques). Colisiones en una dimensión. Colisiones en dos dimensiones. Centro de masas. Movimiento de un sistema de partículas. UNIDAD TEMÁTICA 10: ROTACIÓN DE UN CUERPO RÍGIDO ALREDEDOR DE UN EJE FIJO Objetivos:  Conocer y aplicar las leyes de la cinemática en el movimiento circular.  Descubrir la relación que existe entre estas leyes y las vistas en la cinemática en la recta.  Demostrar la segunda ley de Newton aplicada al movimiento de rotación de un cuerpo alrededor de un eje fijo.  Aplicar esta ley a la resolución de problemas.  Definir el momento angular y resolver aplicaciones.  Descubrir que el movimiento de rototraslación es la suma de dos movimientos sencillos: traslación más rotación pura respectivamente. Velocidad y aceleración angulares. Cinemática de la rotación. Energía cinética rotacional. Cálculo de momentos de inercia. Teorema de los ejes paralelos (Steiner). Relación entre el momento de una fuerza (torca) y la aceleración angular. Trabajo y energía en la rotación.

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Movimiento de rodadura. Momento angular o cinético de una partícula. Rotación de un cuerpo rígido alrededor de un eje de simetría fijo. Conservación del momento angular. UNIDAD TEMÁTICA 11: MOVIMIENTO OSCILATORIO Objetivos:  Comprender los fenómenos oscilatorios  Resolver problemas de aplicación.  Verificar dichas leyes en el laboratorio. Movimiento armónico simple. Masa sujeta a un resorte. Energía del oscilador armónico simple. El péndulo, puntual y “físico”. Péndulo de torsión. Relación entre movimiento circular uniforme y M.A.S. 4.-BIBLIOGRAFIA 4.1.-Bibliografía de lectura Obligatoria: -

Serway Raymond A., Jewett John W., FÍSICA, para Ciencias e Ingeniería, volumen I y volumen II, ed. Cengage Learning. Novena edición. México. Año 2014. Disponible en Biblioteca U.C.C.

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Serway Raymond A., Jewett John W., FÍSICA I, FÍSICA II, ed. Thomson. Tercera edición. México. Año 2004. Disponible en Biblioteca U.C.C.

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Serway Raymond A. y Beichner Robert J., PHYSICS, FOR SCIENTISTS AND ENGINEERS, tomos I y II, ed. Saunders College Publishing. Quinta edición. EE.UU. Año 2000. Disponible en Biblioteca U.C.C.

4.2.-Bibliografía de consulta y complementación: -

Serway Raymond A., Jewett John W., FÍSICA, para Ciencias e Ingeniería, volumen I y volumen II, ed. Thomson. Sexta edición. México. Año 2005. Disponible en Biblioteca U.C.C.

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Serway Raymond A., FÍSICA, tomos I y II, ed. Mc Graw-Hill. Cuarta edición. Colombia. Año 1997. Disponible en Biblioteca U.C.C.

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Alonso Marcelo y Finn Edward J., FÍSICA, tomo I, ed. Addison-Wesley Iberoamericana. Primera edición. EE.UU. Año 1986. Disponible en Biblioteca U.C.C.

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Tipler Paul A., FÍSICA, ed. Reverté S.A. Tercera edición. España. Año 1995. Disponible en Biblioteca U.C.C.

5.-METODOLOGIA DE LA ENSEÑANZA -APRENDIZAJE La asignatura será dictada en tres momentos:

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Clases teóricas: exposición y diálogo, con dos horas reloj semanales de desarrollo. Clases prácticas: ejercitación con problemas, con dos horas reloj semanales de dictado. Clases en laboratorios y demostraciones de clase: trabajos de comprobación de leyes físicas, con una hora reloj semanal de desarrollo.

Todas ellas serán presenciales. 

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Las clases teóricas conformarán la estructura básica de la asignatura y se desarrollarán los contenidos con un ordenamiento jerarquizado y claro, procurando el máximo nivel académico posible. Las clases prácticas serán una extensión de las clases teóricas de carácter aplicativo para consolidar el aprendizaje de los alumnos. Se desarrollarán ejercicios y problemas concretos, que permitan establecer relaciones cuali-cuantitativas del contenido temático y además se buscará realizar cálculos relacionados a tareas propias de los ingenieros, aplicando los criterios, métodos y técnicas que correspondan. Las clases de laboratorios y demostraciones de clases se desarrollarán en contacto directo con equipos y software, que ayuden al estudiante a verificar las leyes abordadas en instancias previas de clases teóricas y prácticas.

6.-CALENDARIO Las actividades serán desarrolladas de acuerdo a la siguiente planificación, donde figura para cada semana el plan de avance de clases. También se indica en el mismo las fechas de los cuatro parciales y recuperatorios, asuetos y feriados nacionales, provinciales e institucionales. MARZO 09--13, U.T.Nº 1, ENTREVISTA CON ALUMNOS. MARZO 16--20, U.T.Nº 1, PRIMERA CLASE DE OPTICA. MARZO 23--27, U.T.Nº 1, SEGUNDA CLASE DE OPTICA, lunes 23, martes24. MAR.30 ABR.03, U.T.Nº 2, TERCERA CLASE DE OPTICA, jueves 02. ABRIL 06--10, U.T.Nº 2, PROB. DE VECTORES, jueves 09, viernes 10. ABRIL 13--17, U.T.Nº 3, PRIM.CLASE DE ESTATICA. ABRIL 20--24, U.T.Nº 3-4, SEG. CLASE DE ESTATICA. ABR.27 MAY.01, U.T.Nº 4, PROB. DE FLUIDOS, viernes 01. MAY0 04--08, U.T.Nº 4, PROB. DE FLUIDOS. MAYO 11--15, U.T.Nº 5, PARCIAL Nº 01: U.T.Nº: 01-02-03-04. MAYO 18--22, U.T.Nº 5, PRIMERA CLASE MOV. EN UNA DIM. MAYO 25--29, CONSULTAS VARIAS, lunes 25. JUNIO 01--05, U.T.Nº 5, SEGUNDA CLASE DE MOV. EN UNA DIM. JUNIO 08--12, U.T.Nº 6, PRIMERA CLASE DE MOV. EN DOS DIM. JUNIO 15--19, U.T.Nº 6, SEGUNDA CLASE DE MOV. EN DOS DIM, lunes 15. JUNIO 22--26, U.T.Nº 6, PARCIAL Nº 02: U.T.Nº: 05-06 AGOSTO 03--07, U.T.Nº 7, PRIM. CLASE DE LEYES DEL MOV. AGOSTO 10--14, U.T.Nº 7, SEGUNDA CLASE DE LEYES DEL MOV. AGOSTO 17--21, U.T.Nº 7, TERCERA CLASE LEYES DEL MOV, lunes 17.

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AGOSTO 24--28, U.T.Nº 8, PRIMERA CLASE DE TRAB. Y ENERGIA. AGOS.31 SET.04, U.T.Nº 8, SEGUNDA CLASE DE TRAB. Y ENERGIA. SET. 07--11, U.T.Nº 8, TERCERA CLASE DE TRAB. Y ENERGIA. SET. 14--18, U.T.Nº 9, PARCIAL Nº 03: U.T.Nº: 07-08. SET. 21--25, CONSULTAS VARIAS. SET.28 OCT.02, U.T.Nº 9, PRIMERA CLASE DE CHOQUES, miércoles 30. OCT. 05--09, U.T.Nº 9, SEGUNDA CLASE DE CHOQUES. OCT. 12--16, U.T.Nº9-10, PRIM. CLASE DE DIN. DEL RIG, lunes 12. OCT. 19--23, U.T.Nº10, SEG. CLASE DE DIN. DEL RIG. OCT. 26--30, U.T.Nº10, TERCERA CLASE DE DIN. DEL RIG. NOV. 02--06, U.T.Nº11, PARCIAL Nº 04: U.T.Nº: 09-10. NOV. 09--13, FIN DE ACTIVIDADES TEÓRICAS Y PRÁCTICAS. CONSULTAS VARIAS. NOV. 16--20, RECUPERATORIOS. ENTREGA DE CONDICIONES. 7.-TRABAJOS PRACTICOS Los capítulos y números que figuran a continuación, se refieren al libro de texto adoptado para tal efecto: Serway Raymond A., Jewet John W., FÍSICA I, FÍSICA II, ed. Thomson. Tercera edición. México. Año 2004. Aquellos problemas que no se resuelvan en clase, el alumno deberá buscar la solución por su cuenta y de existir dudas deberá consultar a su Jefe de Trabajos Prácticos en el próximo encuentro. 1.-ÓPTICA GEOMÉTRICA: Primera clase: Cap. 07: 3-7-41-20-22-30-31-47-45 (FISICA II) Segunda clase: Cap. 08: 4-8-11-12-13-28-33-29 (FISICAII) 2.- VECTORES: Una clase: Cap.01: Ejemplo:1.10 y 31-34-35-38-40-41-46 (FISICA I) 3.- ESTÁTICA: Primera clase: Cap. 12: 2-3-6-8-14-5 (FISICA, TOMO I, Raynond Serway A., Cuarta Ed.) Segunda clase: Cap. 12: 33-34-36-38-39-43-49 (idem al anterior) 4.- HIDROSTÁTICA: Una clase: Cap. 15: 1-2-3-6-7-9-13-14-15-18-19 (FISICA I) Sugerencia: prob. 23, pág 445, FISICA, TOMO I, Raynond Serway A., Cuarta Ed. 5.- MOVIMIENTO EN UNA DIMENSIÓN: Primera clase: Cap.02: 1-2-3-19-21-22-23-25-31-33 (FISICA I) Segunda clase: Cap. 02: 34-36-35-40-41-46-45 (FISICA I) Sugerencia: prob. 48, pág 49, FISICA, TOMO I, Raynond Serway A., Cuarta Ed.

6.- MOVIMIENTO EN DOS DIMENSIONES Primera clase: Cap. 03: 4-9-12-13-14-19-47 (FISICA I) Segunda clase: Cap. 03: 26-24-31-25-28-33-34-42 (FISICA I)

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7.- LEYES DEL MOVIMIENTO Primera clase: Cap. 04: 4-7-10-11-20-25-26-27 (FISICA I) Segunda clase: Cap. 04: 28-31-35-39-43-47-51 (FISICA I) Sugerencia: prob. 51, pág 137, FISICA, TOMO I, Raynond Serway A., Cuarta Ed. Tercera clase: Cap. 05: 2-5-7-13-14-15-17-18-47-50-51-53-55-44 (FISICA I) Sugerencia: prob. 20, pág 165, FISICA, TOMO I, Raynond Serway A., Cuarta Ed. 8.- TRABAJO Y ENERGÍA Primera clase: Cap. 06: 1-2-11-12-19-20-28-29-37 (FISICA I) Segunda clase: Cap. 07: 2-4-5-7-9-16-19-21-17-44-46-47-51-57 (FISICA I) 9.- MOMENTO LINEAL Y COLISIONES Primera clase: Cap. 08: 1-2-4-7-8-9-10-17-20-21-24 (FISICA I) Segunda clase: Cap. 08: 25-26-27-30-32-33-34-50-51-54 (FISICA I) 10.- ROTACIÓN DE UN CUERPO RÍGIDO Primera clase: Cap. 10: 1-2-3-5-9-10-13-14-16 (FISICA I) Segunda clase: Cap. 10: 29-31-33-57-61-69-50-43-52 (FISICA I) Nota: la cátedra propone una guía de trabajos prácticos que contiene estos problemas. 8.- GRUPOS DE TRABAJOS PRACTICOS Se constituyen dos comisiones de Trabajos Prácticos en las cátedras más numerosas. El motivo de estos subgrupos está pensado para trabajar con una cantidad más reducida de alumnos lo que establece un mejor diálogo entre docente y alumno, como así también una asistencia permanente del profesor a sus estudiantes. 9.- CRITERIOS Y FORMAS DE EVALUACION 9.1.-Criterios de evaluación:  Cantidad y calidad de conocimientos adquiridos en la asignatura.  Manejo fluido del lenguaje de la asignatura.  Desarrollo de capacidades, habilidades, destrezas y criterios para el planteo y solución de problemas.  Pertinencia en el uso de herramientas matemáticas.  Capacidad en el manejo de las unidades del Sistema Internacional y sus respectivas conversiones a otros sistemas.  Claridad, calidad y orden de las presentaciones escritas y exposiciones orales. 9.2.-Formas de evaluación:  Formativa: de carácter permanente, a través de la presentación de carpeta de trabajos prácticos con el total de los problemas sugeridos resueltos.  Sumativa: con cuatro parciales escritos a lo largo del año académico sobre ejercicios prácticos. Se agregarán además para los casos que haga falta los parciales de recuperación. También se evaluarán los informes de laboratorio.

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Examen final: escrito y con coloquio, en donde se considerará el rendimiento integral del alumno durante todo el proceso enseñanza-aprendizaje. En el examen final, la evaluación de parciales y los informes de laboratorio, tendrán una incidencia de hasta un 30 % en la nota.

10.-CONDICIONES PARA REGULARIZAR  

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Asistencia no inferior al 65 % a clases teóricas y prácticas. Calificación no menor que 4 (cuatro) en cada una de las cuatro evaluaciones parciales, con derecho a recuperar dos de ellas. Promedio final igual a cuatro o más entre todas las evaluaciones. Promedio mayor o igual a 4 (cuatro) en informes de laboratorios.

11.-CONDICIONES PARA PROMOCIONAR EL PRÁCTICO   

Asistencia, idem a lo especificado en condiciones de regularización. Promedio de 7 (siete) o más sin aplazo de las cuatro evaluaciones parciales. Promedio de 7 (siete) o más en los informes de laboratorio.

12.-CONDICIONES PARA PROMOCIONAR PRÁCTICO Y TEÓRICO: APROBACIÓN DIRECTA   

Asistencia, idem a lo especificado en condiciones de regularización. Promedio de 8 (ocho) o más sin aplazo de las cuatro evaluaciones parciales. Promedio de 8 (ocho) o más en los informes de laboratorio.

13.-TEMAS TEORICOS DE AUTOPREPARACION POR EL ALUMNO Los siguientes temas del programa no serán desarrollados en clases teóricas del profesor. Estos temas serán estudiados por el alumno recurriendo a la bibliografía recomendada y consultando oportunamente al profesor en casos de duda. ESTOS TEMAS SE EVALUARAN COMO LOS DEMÁS.

UNIDAD TEMÁTICA 1: La naturaleza de la luz. Mediciones de la rapidez de la luz. Principio de Fermat. Imágenes que se forman por refracción. Aberración de lentes. La cámara. El ojo. La lupa. Microscopio. Telescopio. UNIDAD TEMÁTICA 2: Sistemas de coordenadas y marcos de referencia. Algunas propiedades de los vectores. UNIDAD TEMÁTICA 4: Estados de la materia. Viscosidad. Fuerza de empuje y el principio de Arquímedes. Principio de Pascal.

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UNIDAD TEMÁTICA 5: Aceleración y velocidad en la utilización de derivadas e integrales. UNIDAD TEMÁTICA 6: Movimiento en dos dimensiones con aceleración constante. Velocidad y aceleración relativas. Aceleración centrípeta. UNIDAD TEMÁTICA 7: Masa inercial. Peso y fuerza gravitacional. Ley de gravitación de Newton. Movimiento en marcos de referencia acelerados. UNIDAD TEMÁTICA 8: Trabajo realizado por una fuerza variable: caso unidimensional. Energía potencial. Energía potencial gravitacional cer...