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Guía Docente 2015/2016

FUNDAMENTOS FÍSICOS

PARA LA INGENIERÍA I

PHYSICAL FOUNDATIONS OF ENGINEERING I

Grado en Ingeniería Civil

Modalidad de enseñanza presencial

FUNDAMENTOS FÍSICOS PARA LA INGENIERÍA I

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FUNDAMENTOS FÍSICOS PARA LA INGENIERÍA I - Tlf: (+34) 968 278 818

Índice

Fundamentos Físicos para la Ingeniería I ......................................................................... 3

Breve descripción de la asignatura ................................................................................... 3

Requisitos Previos .............................................................................................................. 4

Objetivos .............................................................................................................................. 4

Competencias y resultados de aprendizaje ...................................................................... 4

Metodología ......................................................................................................................... 5

Temario ................................................................................................................................. 6

Relación con otras materias ............................................................................................... 8

Sistema de evaluación ........................................................................................................ 8

Bibliografía y fuentes de referencia ................................................................................... 9

Web relacionadas .............................................................................................................. 10

Recomendaciones para el estudio ................................................................................... 10

Material didáctico .............................................................................................................. 11

Tutorías .............................................................................................................................. 11


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Fundamentos Físicos para la Ingeniería I

Módulo: Formación básica

Materia: Física

Carácter: Básico

Nº de créditos: 6 ECTS

Unidad Temporal: Primer curso. Primer semestre

Profesores de la asignatura: Francisco Pellicer Martínez, José Antonio Nadal

Email: [email protected], [email protected]

Teléfono: 968 278 818

Horario de atención a los alumnos/as: lunes de 13:30 a 14:30 y miércoles de 10:00 a 11:00.

Fuera de este horario se puede solicitar cita vía correo electrónico.

Profesor coordinador de módulo, materia o curso: Francisco Pellicer Martínez

Breve descripción de la asignatura

Fundamentos Físicos para la Ingeniería I es la asignatura en la que se sientan las bases científicas

de la mecánica racional. Esta materia es imprescindible para la posterior formación del alumno en

otras materias, tales como la ingeniería de estructuras y cimentaciones. Es, pues, una asignatura

fundamental en la formación del Ingeniero Civil. Se centra en la mecánica del sólido rígido y se

estructura en dos bloques: estática y dinámica.

El primer bloque comprende el cálculo vectorial, los conceptos de fuerza y momento, las leyes de

newton, los principios de la estática y las condiciones de equilibrio. Estos conocimientos básicos,

junto con el cálculo del centro de gravedad y momentos de inercia de secciones, se aplican a

estructuras, tanto reticulares como articuladas, a fin de determinar las reacciones y las leyes de

esfuerzos en las mismas. Asimismo, también se introducen las fuerzas presión hidrostática,

empuje y rozamiento.

El segundo bloque abarca la cinemática y dinámica del punto material y del cuerpo rígido, en las

que se encuentra el movimiento relativo, las fuerzas de inercia y la dinámica del movimiento plano

del sólido rígido.


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Brief Description

Physical Foundations of Engineering I is the subject that deals about the scientific basis for rational

mechanics. This theme is essential for the subsequent training of students in other subjects, such

as engineering structures and foundations. It is therefore a fundamental subject in the formation of

Civil Engineer. It focuses mainly on solid mechanics and is divided into two sections: statics and

dynamics.

The first section comprises the vector calculus, the concepts of force and momentum, Newton's

laws, the principles of static, and equilibrium conditions. This basic knowledge, together with the

calculation of center of gravity and moments of inertia of the sections, are applied to structures, both

articulated and reticulated, in order to determine the reactions and the law of the same effort. In

addition, hydrostatic pressure, buoyancy and friction forces are also introduced.

The second block covers the kinematics and dynamics of material point and rigid body, in which the

relative movement, the forces of inertia and dynamics of plane motion of rigid bodies are studied.

Requisitos Previos

Sin requisitos previos.

Objetivos

Adquisición de las bases científicas necesarias para acometer la formación posterior del graduado

en materia de ingeniería de estructuras e ingeniería del terreno.

Competencias y resultados de aprendizaje

Competencias generales

Capacidad científico-técnica para el ejercicio de la profesión de Ingeniero Civil y

conocimiento de las funciones de asesoría, análisis, diseño, cálculo, proyecto, construcción,

mantenimiento, conservación y explotación.

Competencias transversales

Capacidad de análisis y síntesis.

Resolución de problemas.

Razonamiento crítico.


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Capacidad de reflexión.

Competencias específicas

Compresión y dominio de los conceptos básicos sobre las leyes generales de la

mecánica y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingenie-

ría.

Metodología

Metodología Horas

Horas de trabajo

presencial

Horas de trabajo

no presencial

Clases teórico-prácticas 48

60 horas

(40 %)

Tutorías académicas 6

Evaluación 6

Estudio personal 63

90 horas

(60 %) Búsquedas bibliográficas 9

Realización de trabajos 18

TOTAL 150 60 90

Clases teórico-prácticas:

Las clases teóricas serán sesiones que se utilizarán para explicar los contenidos del programa de

las materias y guiar al alumno a través del material teórico, utilizando los aspectos especialmente

relevantes y las relaciones entre los diferentes contenidos.

Las actividades prácticas se podrán desarrollar en el aula, en otros departamentos de la Universi-

dad, como las aulas de informática, o bien en cualquier empresa con la que la Universidad tiene

convenios para ello, empresas que se relacionan en el apartado 7 de esta memoria.

Tutorías académicas

Se realizarán tutorías individualizadas y en grupos reducidos para aclarar dudas y problemas plan-

teados en el proceso de aprendizaje, dirigir trabajos, revisar y discutir los materiales y temas pre-


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sentados en las clases, orientar al alumnado acerca de los trabajos, ejercicios, casos y lecturas a

realizar, afianzar conocimientos, comprobar la evolución en el aprendizaje de los alumnos, y pro-

porcionar retroalimentación sobre los resultado de este proceso.

Evaluación

Se realizarán todas las actividades necesarias para evaluar a los alumnos en clase a través de los

resultados de aprendizaje en que se concretan las competencias adquiridas por el alumno en la

materia.

Actividades no presenciales

Estudio Personal:

Estudio personal teórico y práctico del alumno para asimilar los materiales y temas presentados en

las clases y preparar posibles dudas a resolver en las tutorías, preparación de exámenes.

Realización de trabajos:

Realización de trabajos prácticos y teóricos propuestos, tanto individualmente como en grupo.

Búsqueda bibliográfica:

Lectura y síntesis de las lecturas recomendadas por los profesores y de aquellas que el alumno

pueda buscar por su cuenta. Este proceso resulta vital para una correcta preparación de los

ejercicios, casos y trabajos.

Temario Programa de la enseñanza teórica

BLOQUE I: ESTÁTICA

Tema 1. Cálculo vectorial. Magnitudes, unidades. Sistemas de unidades. Magnitudes escalares y vectoriales. Suma de vectores. Diferencia de vectores. Producto escalar y vectorial. Producto mixto. Derivada de un vector.

Tema 2. Fuerzas. Concepto de fuerza. Principios de la estática. Momento de una fuerza respecto a un punto y un eje. Composición de fuerzas. Par de fuerzas. Condiciones de equilibrio.

Tema 3. Fuerzas coplanarias. Sistema de fuerzas coplanarias. Polígono funicular. Condiciones gráficas de equilibrio. Descomposición de una fuerza.


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Tema 4. Fuerzas distribuidas. Centro de fuerzas paralelas. Peso y masa. Centros de gravedad. Teoremas de Guldin. Presión hidrostática. Centro de presiones. Presiones sobre cuerpos sumergidos. Empuje de tierras.

Tema 5. Momento de Inercia. Geometría de Masas. Definición. Teorema de Steiner. Traslación de ejes. Giro de ejes. Ejes principales. Circulo de Mohr.

Tema 6. Enlaces y reacciones. Grados de libertad. Sistemas de cuerpos. Enlaces en el sistema plano. Sistemas isostáticos e hiperestáticos. Cálculo de reacciones.

Tema 7. Fuerzas internas. Fuerzas internas de una viga. Relaciones entre solicitaciones y fuerzas externas. Convenio de signos. Equilibrio de una rebanada. Diagramas de las solicitaciones. Diagrama de momentos.

Tema 8. Estructuras articuladas. Estructuras articuladas planas. Grado de hiperestáticidad. Método de los nudos y de las secciones. Estructuras articuladas con elementos a flexión. Cables.

Tema 9. Rozamiento. Rozamiento de deslizamiento. Planos inclinados. Cuñas. Resistencia a la rodadura.

BLOQUE II: DINÁMICA

Tema 10. Cinemática y Dinámica del Punto Material. Trayectoria. Velocidad. Aceleración. Movimiento rectilíneo. Movimiento circular. Principios de la Dinámica. Ecuaciones del movimiento. Movimiento en el campo gravitatorio. Teorema del momento lineal. Teorema del momento angular. Teorema de la energía cinética.

Tema 11. Cinemática del Sólido Rígido. Traslación. Rotación alrededor de un eje fijo. Movimiento general. Movimiento alrededor de un punto fijo. Movimiento plano. Movimiento absoluto, relativo y de arrastre. Composición de movimientos.

Tema 12. Dinámica del Movimiento Plano de un Sólido Rígido. Leyes de Newton. Momento Lineal. Momento angular. Energía Cinética. Conservación de los momentos lineal y angular.

Programa de la enseñanza práctica

PRÁCTICAS 1.- Vectores. Conocer las componentes de un vector. Cálculo de su módulo. Vector unitario. Suma de vectores. Producto por un escalar. Producto escalar y vectorial. Proyección de vectores.

PRÁCTICAS 2.- Sistemas de Fuerzas. Reducción de un sistema de fuerzas a un momento y a una resultante. Eje central. Momento mínimo. Fuerzas coplanarias.

PRÁCTICAS 3.- Sistemas de Fuerzas y Rozamiento. Equilibrio en los sistemas de fuerzas. Rozamiento estático y dinámico.

PRÁCTICAS 4.- Centro de Gravedad y Momento de Inercia de Secciones. Determinación de los momentos principales de inercia. Aplicación de los Teoremas de Steiner.


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PRÁCTICAS 5.- Fuerzas distribuidas. Empuje de Agua y de Tierras. Determinación de las fuerzas distribuidas. Cálculo del centro de gravedad. Determinación de las reacciones. Aplicación del concepto de equilibrio de fuerzas y estudio de la estabilidad.

PRÁCTICAS 6.- Grado de Hiperestatismo. Determinación del grado de Hiperestatismo en estructuras articuladas y reticulares planas. Calculo del GHI, GHE, y GHT.

PRÁCTICAS 7.- Reacciones y Fuerzas Internas. Determinación de reacciones en estructuras isostáticas reticulares. Determinación de leyes de esfuerzos (axiles, cortantes y flectores). Acotación de las reacciones.

PRÁCTICAS 8.- Reacciones y Fuerzas Internas. Determinación de reacciones en estructuras isostáticas articuladas. Determinación de leyes de esfuerzos de axiles por el método de los nudos y de las secciones (Ritter). Determinación de cortantes y flectores en barras cargadas.

PRÁCTICAS 9.- Cables. Determinación de la ecuación de la parábola de un cable cargado uniformemente. Determinación de la máxima tensión del cable. Cálculo de cables cargados con cargas puntuales.

PRÁCTICAS 10.- Cinemática y dinámica del Punto Material. Aplicar los conceptos de velocidad y aceleración lineal a problemas de movimiento rectilíneo uniforme y uniformemente acelerado. Aplicar los conceptos de velocidad angular y aceleración angular a problemas de movimiento angular uniforme y uniformemente acelerado. Unir los conceptos de velocidad lineal y angular. Aplicar los principios de la dinámica, el teorema del momento lineal y el teorema de la energía cinética a problemas.

PRÁCTICAS 11.- Cinemática del Sólido Rígido. Determinar la composición de movimientos de un sólido rígido: traslación + rotación. Determinar la velocidad (lineal y angular) y aceleración (lineal y angular) de puntos de un sólido rígido con movimiento en un plano, descomponer el movimiento en absoluto, relativo y de arrastre.

PRÁCTICAS 12.-. Dinámica del Movimiento Plano de un Sólido Rígido. Aplicar el teorema del momento lineal, momento angular y la energía cinética a problemas planos del sólido rígido.

Relación con otras materias Los fundamentos físicos para la ingeniería I comprende la mecánica racional básica. Esta materia es la base necesaria para poder abordar las principales asignaturas técnicas que el graduado abordará en cursos posteriores, principalmente aquellas relacionadas con el cálculo de estructuras: Mecánica de Estructuras, Teoría de Estructuras I, Teoría de Estructuras II, Tecnología de las Estructuras. Asimismo, proporcionará los conocimientos básicos para otras asignaturas basadas en la estática de fuerzas, entre estas asignaturas se encuentra la Geotecnia, las Cimentaciones o la Hidrostática.

Sistema de evaluación Convocatoria Ordinaria:

El sistema de evaluación constará de los siguientes puntos:


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1. Primera prueba parcial (45%): Prueba escrita consistente en cuestiones teórico-prácticas y problemas. Se realizará a aproximadamente a mitad del cuatrimestre. Se establece una nota de corte de 4,0 puntos.

2. Segunda prueba parcial (45%): Prueba escrita consistente en cuestiones teórico-prácticas y problemas. Se realizará al final del cuatrimestre. Se establece una nota de corte de 4,0 puntos.

3. Trabajos y prácticas (10%). Consiste en realizar problemas planteados por los profesores para realizar en casa. En las horas de tutoría y seminarios se resolverán problemas relacionados con las prácticas así como dudas planteadas durante la realización de las prácticas.

Para poder superar la asignatura será necesario obtener al menos una nota de 4,0 en cada uno de las partes indicadas previamente y un 5,0 en la media ponderada de sus valores.

En el examen final de la convocatoria ordinaria el alumno se evaluará de aquellas partes con nota inferior a 4,0 o de aquellos en los que quiera subir nota. El examen de “Trabajos, problemas y prácticas” se efectuará con una prueba práctica presencial.

En caso de no superar la asignatura en la convocatoria ordinaria, la nota de los ítems con 4,0 o más se conserva para la convocatoria de septiembre. Los detalles sobre el sistema de evaluación se encuentran recogidos en la normativa general de la universidad.

Convocatoria de Septiembre

Se evaluará de forma análoga a la descrita para la convocatoria ordinaria con una prueba en la que el alumno se evaluará de aquellas partes que no hubiera superado en la convocatoria ordinaria.

En todos los casos.

Para la evaluación se exige una adecuada expresión gramatical, una correcta ortografía y saber manejar las unidades relacionadas con la materia.

Bibliografía y fuentes de referencia

Bibliografía básica

Vázquez, M. y López E. (1990), Mecánica para Ingenieros: estática y dinámica. Editorial

Noela. Madrid.

Ferdinand P. Beer, E. Russell-Johnston JR, E. Elliot R. Eisenberg. (2007) Mecánica vectorial

para ingenieros. Estática, Editorial Mc Graw Hill. México.

Ferdinand P. Beer, E. Russell-Johnston JR, Phillip J. Cornwell. (2007) Mecánica vectorial

para ingenieros. Dinámica, Editorial Mc Graw Hill. México.

Meriam J.L., Kraige L.G. (2004), Mecánica para Ingenieros: Estática. Barcelona.


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Bibliografía complementaria

Alloza Cerdá, L. González Sánchez A. (1995), Problemas de Mecánica Parte I. Alicante.

Alloza Cerdá, L. González Sánchez A. (1995), Problemas de Mecánica Parte II. Alicante.

Alloza Cerdá, L. González Sánchez A. (1995), Problemas de Mecánica Parte III. Alicante.

Russell C. Hibbeler. (2006) Estática. Mecánica para ingenieros. Compañía Editorial Continental. México

Russell C. Hibbeler. (2003) Mecánica para Ingenieros. Dinámica. Compañía Editorial Continental. México

Irving H. Shames (1999) Mecánica para ingenieros: estática. Prentice-Hall. Madrid

Irving H. Shames (2001) Mecánica para ingenieros: dinámica. Prentice-Hall. Madrid

Web relacionadas http://ocw.mit.edu/courses/civil-and-environmental-engineering/1-050-solid-mechanics-fall-2004/

http://ocw.mit.edu/courses/mechanical-engineering/2-003sc-engineering-dynamics-fall-2011/newton2019s-laws-vectors-and-reference-frames/

http://ocw.mit.edu/courses/physics/8-01-physics-i-classical-mechanics-fall-1999/lecture-notes/

Recomendaciones para el estudio Para un adecuado aprovechamiento de la asignatura es necesario:

- Asistir a clase y participar de forma activa en las mismas.

- Estudiar la asignatura habitualmente, realizando los ejercicios propuestos y llevando un horario de estudio regular desde el comienzo.

- Realizar ejercicios similares a los propuestos en clase, sobre todo aquellos que se encuentran en la bibliografía recomendada.

- Utilizar el campus virtual.

- Consultar la bibliografía básica recomendada.

- Acudir a tutorías individuales de forma regular conforme van apareciendo dudas. Existe un horario de atención al alumno y se pueden concertar tutorías para otros momentos solicitándolo por correo electrónico.


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- En los casos que sea necesario un trabajo de nivelación previo, conviene ponerse en contacto con el profesor cuanto antes para orientar dicho trabajo y facilitar la adecuada asimilación de la asignatura.

Material didáctico Para el normal desarrollo de la asignatura el alumno necesitará:

Acceso a la bibliografía recomendada.

Acceso o internet.

Asimismo, es imprescindible para un adecuado seguimiento de la asignatura llevar a todas las clases presenciales (teórico-prácticas y tutorías académicas) el material necesario para tomar apuntes en clase así como calculadora para la resolución personal y en equipo de problemas.

En las convocatorias de exámenes de la asignatura (evaluación) que se publicarán en el campus virtual el profesor/es responsable/s de la asignatura indicarán el tipo de material necesario y permitido.

Tutorías Sesiones de tutoría en grupo

Las sesiones de tutorías grupales (tutorías académicas) se dedicarán a actividades prácticas que ayuden al aprendizaje de los contenidos y procedimientos propios de la asignatura. Los objetivos formativos para la tutoría son:

Ayudar al alumno a asimilar la metodología de resolución de problemas propia de la materia.

Orientar a la realización de las prácticas.

Proporcionar perspectivas sobre la aplicación de los contenidos de la asignatura.

Resolver dudas sobre los contenidos y ejercicios de la asignatura.

Para cubrir estos objetivos se planificarán las siguientes actividades formativas.

Sesión sobre la metodología de resolución de problemas.

Sesión sobre dudas y problemas relacionados con las prácticas.

Sesión de refuerzo con la aclaración de dudas y repaso de los conceptos importantes para la preparación inmediata de los exámenes.

Sesiones de tutoría individual

Las sesiones de tutoría individual estarán orientadas a:


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Orientación del estudio personal incluyendo, si fuera necesario, la orientación sobre el trabajo de nivelación requerido.

Clarificación de dudas, tanto conceptuales como metodológicas, de forma personal.

Seguimiento de las prácticas y ejercicios relacionados.

Para ello el cauce prioritario para la tutoría individual será la entrevista personal presencial. Para estas sesiones conviene reservar cita con anterioridad vía correo electrónico con el fin de evitar solapamientos. El horario preferente será el horario oficial de atención a los alumnos pero pueden habilitarse otros horarios previa cita.

Servicio de tutoría personal/mentoría

Cada alumno tiene a su disposición un tutor personal que le es asignado al comenzar los estudios de grado. Aunque esta labor de tutoría personal no se dirige a los contenidos específicos de la asignatura, contribuye al aprovechamiento de ésta al potenciar la capacidad de trabajo y de organización y la asimilación de las estrategias de aprendizaje.

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