ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL FACULTAD DE INGENIERÍA EN MECÁNICA Y CIENCIAS DE LA CONTENIDO DE CURSO MECÁNICA VECTORIAL
MECG1001 A. IDIOMA DE ELABORACIÓN Español B. DESCRIPCIÓN DEL CURSO Este curso es de formación profesional para ingenierías basadas en la mecánica clásica pues constituye el fundamento para el diseño. El curso de Mecánica Vectorial describe el comportamiento de los cuerpos rígidos bajo la acción de fuerzas. En la primera parte del curso se utilizan las leyes de Newton para determinar el equilibrio estático de estructuras, máquinas, vigas y cables. Se aplican conceptos de fuerzas puntuales, momentos, cargas distribuidas y fricción en la solución de problemas de ingeniería. En la segunda parte del curso se estudia el movimiento de partículas y cuerpos rígidos bajo la acción de fuerzas externas que producen aceleración. Finalmente se presentan métodos alternativos de energía y cantidad de movimiento para la solución de casos particulares. C. CONOCIMIENTOS PREVIOS DEL CURSO D. OBJETIVO GENERAL Resolver problemas de mecánica, utilizando los conceptos de diagramas de cuerpo libre y ecuaciones de equilibrio, aplicados a partículas, cuerpos rígidos, estructuras y elementos de maquinarias, como una base para el posterior análisis de cuerpos deformables. E. OBJETIVOS DE APRENDIZAJE DEL CURSO El estudiante al finalizar el curso estará en capacidad de: 1 Aplicar criterios de equilibrio estático y dinámico en partículas y cuerpos rígidos para la solución de problemas de ingeniería. 2 Analizar fuerzas internas en vigas, cables y elementos estructurales utilizando diagramas de cuerpo libre y condiciones de equilibrio. 3 Analizar problemas de dinámica en cuerpos rígidos utilizando la segunda ley de Newton, el principio de trabajo y energía, y el principio de impulso y cantidad de movimiento. F. ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Aprendizaje asistido por el profesor Aprendizaje cooperativo/colaborativo: Aprendizaje de prácticas de aplicación y experimentación: Aprendizaje autónomo: G. EVALUACIÓN DEL CURSO Actividades de DIAGNÓSTICA Evaluación Exámenes Lecciones Tareas Proyectos Laboratorio/Experimental Participación en Clase Visitas Otras H. PROGRAMA DEL CURSO UNIDADES
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FORMATIVA
SUMATIVA
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MECÁNICA VECTORIAL
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MECG1001 H. PROGRAMA DEL CURSO UNIDADES 1.- Equilibrio estático de cuerpos rígidos
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1.1.- Conceptos fundamentales: cuerpo rígido, principio de transmisibilidad, leyes de Newton, diagramas de cuerpo libre 1.2.- Momento de una fuerza con respecto a un punto 1.3.- Reducción de un sistema de fuerzas a una fuerza y un par 1.4.- Grados de libertad, tipos de apoyo y reacciones, tipos de conexiones en una estructura 1.5.- Equilibrio estático de un cuerpo rígido: análisis y resolución de problemas 2.- Análisis de estructuras 2.1.- Armazones, armaduras y máquinas: definiciones y diferencias 2.2.- Método de nodos para armaduras 2.3.- Método de secciones para armaduras 2.4.- Análisis de armazones y máquinas
3.- Fuerzas en vigas y cables 3.1.- Vigas: fuerzas internas y diagramas de cuerpo libre 3.2.- Tipos de cargas y de soporte 3.3.- Diagramas de fuerza cortante y momento flector en vigas 3.4.- Análisis de cables bajo cargas concentradas 3.5.- Análisis de cables bajo cargas distribuidas 4.- Cinemática de partículas y cuerpos rígidos 4.1.- Movimiento curvilíneo de partículas: componentes rectangulares 4.2.- Movimiento curvilíneo de partículas: componentes tangenciales 4.3.- Ecuaciones de aceleración para movimiento general 4.4.- Movimiento de rotación y traslación en cuerpos rígidos 5.- Cinética de partículas y cuerpos rígidos 5.1.- Segunda Ley de Newton 5.2.- Ecuaciones del movimiento para una partícula 5.3.- Equilibrio dinámico 5.4.- Principio de D'Alambert, ecuaciones de movimiento de un cuerpo rígido 5.5.- Movimientos en el plano 5.6.- Movimiento no centridal, movimineto de rodadura 6.- Métodos de trabajo y energía, e impulso y cantidad de movimiento para cuerpos rígidos 6.1.- Principio del trabajo y la energía para un cuerpo rigido 6.2.- Conservación de la energía 6.3.- Potencia 6.4.- Principio del impulso y la cantidad de movimiento para el movimiento plano de un cuerpo rígido 6.5.- Conservación de la cantidad de movimiento angular 6.6.- Movimiento impulsivo e Impacto excéntrico IG1002-4
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MECG1001 I. RECURSO BIBLIOGRÁFICO 1.- (9786071509253) Ferdinand P. Beer, E. Russell Johnston y BÁSICA David Mazurek. MECANICA VECTORIAL PARA INGENIEROS: ESTATICA. (10). COMPLEMENTARIA 1.- (9786071509239) Ferdinand P. Beer, E. Russell Johnston y Phillip J. Cornwell. MECANICA VECTORIAL PARA INGENIEROS: DINAMICA. (10). 2.- (9786073225090) R.C. Hibbeler. Ingeniería Mecánica Estática, para cursos con enfoque por competencias. (Primera). 3.- (9786073236911) R.C Hibbeler. Ingeniería mecánica, Dinámica (eBook). (14). J. DESCRIPCIÓN DE UNIDADES 1.-
Equilibrio estático de cuerpos rígidos
Introducción a la unidad Se introducen conceptos fundamentales sobre la mecánica de cuerpos rígidos. Se utilizan diagramas de cuerpo libre y las leyes de Newton para resolver problemas de equilibrio estático en dos dimensiones para cuerpos rígidos. Meta-Lenguaje cuerpo rígido,diagrama de cuerpo libre Subunidades
1.1.- Conceptos fundamentales: cuerpo rígido, principio de transmisibilidad, leyes de Newton, diagramas de cuerpo libre 1.2.- Momento de una fuerza con respecto a un punto 1.3.- Reducción de un sistema de fuerzas a una fuerza y un par 1.4.- Grados de libertad, tipos de apoyo y reacciones, tipos de conexiones en una estructura 1.5.- Equilibrio estático de un cuerpo rígido: análisis y resolución de problemas
Objetivos de Aprendizaje 1.1.- Reconocer las fuerzas externas aplicadas sobre un cuerpo rígido y elaborar diagramas de cuerpo libre. 1.2.- Calcular el momento de una fuerza con respecto a un punto. 1.3.- Describir el equilibrio estático de un cuerpo por medio de la leyes de Newton para resolver problemas de equilibrio estático. 2.-
Análisis de estructuras
Introducción a la unidad En esta unidad se explican metodologías para el análisis de equilibrio de los elementos que constituyen armaduras, armazones y máquinas. Meta-Lenguaje armazones,método de nodos,máquinas,estructuras,armaduras,método de secciones Subunidades
2.1.- Armazones, armaduras y máquinas: definiciones y diferencias 2.2.- Método de nodos para armaduras 2.3.- Método de secciones para armaduras 2.4.- Análisis de armazones y máquinas
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MECG1001 J. DESCRIPCIÓN DE UNIDADES
Objetivos de Aprendizaje 2.1.- Diferenciar las características de armaduras, armazones y máquinas. 2.2.- Aplicar el método de nodos para analizar armaduras. 2.3.- Aplicar el método de secciones para analizar armaduras. 2.4.- Elaborar diagramas de cuerpo libre y aplicar ecuaciones de equilibrio en elementos de armazones y máquinas.
Fuerzas en vigas y cables
3.-
Introducción a la unidad En esta sección se analizan las cargas internas sobre vigas prismáticas y se dibujan los diagramas de fuerza cortante y momento flector, producto de la acción de cargas aplicadas. Además, se analizan las fuerzas internas en cables sometidos a tensión, producto de la acción de cargas concentradas o distribuidas. Meta-Lenguaje fuerza cortante,carga concentrada,compresión,tensión,tipos de soporte,carga distribuida,vigas,momento flector,cables Subunidades
3.1.- Vigas: fuerzas internas y diagramas de cuerpo libre 3.2.- Tipos de cargas y de soporte 3.3.- Diagramas de fuerza cortante y momento flector en vigas 3.4.- Análisis de cables bajo cargas concentradas 3.5.- Análisis de cables bajo cargas distribuidas
Objetivos de Aprendizaje 3.1.- Aplicar diagramas de cuerpo libre para identificar las fuerzas internas en vigas y cables. 3.2.- Elaborar diagramas de fuerza cortante y momento flector de vigas sometidas a cargas concentradas y distribuidas, con diferentes tipos de apoyo. 3.3.- Calcular la tensión en cables sometidos tanto a cargas concentradas como a cargas distribuidas. 4.-
Cinemática de partículas y cuerpos rígidos
Introducción a la unidad En esta sección se describe matemáticamente el movimiento curvilíneo de partículas y cuerpos rígidos sometidos a aceleración. Se analiza la posición, velocidad y aceleración de partículas en trayectorias curvas, la traslación y rotación en el plano de un sistemas de partículas (cuerpos rígidos) y, el movimiento plano general. Meta-Lenguaje dinámica,movimiento,rotación,partículas,cuerpos rígidos,curvilíneo,centrífuga,centrípeta,aceleración Subunidades
4.1.- Movimiento curvilíneo de partículas: componentes rectangulares 4.2.- Movimiento curvilíneo de partículas: componentes tangenciales 4.3.- Ecuaciones de aceleración para movimiento general 4.4.- Movimiento de rotación y traslación en cuerpos rígidos
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MECG1001 J. DESCRIPCIÓN DE UNIDADES
Objetivos de Aprendizaje 4.1.- Aplicar ecuaciones de desplazamiento, velocidad y aceleración para la descripción del movimiento de partículas en trayectorias curvilíneas utilizando las componentes rectangulares y tangenciales del movimiento. 4.2.- Aplicar ecuaciones de velocidad y aceleración para la descripción del movimiento de rotación y traslación en cuerpos rígidos. 4.3.- Analizar la relación entre los movimientos de traslación y rotación con el movimiento plano general aplicados a cuerpos rígidos. 5.-
Cinética de partículas y cuerpos rígidos
Introducción a la unidad En esta sección se aplican la Segunda Ley de Newton y el Principio de D'Alembert para relacionar los movimientos de las partículas y los cuerpos con las fuerzas que lo producen. En el caso de sistemas de cuerpos se estudian las fuerzas internas y externas. Meta-Lenguaje principio de d'alambert Subunidades
5.1.- Segunda Ley de Newton 5.2.- Ecuaciones del movimiento para una partícula 5.3.- Equilibrio dinámico 5.4.- Principio de D'Alambert, ecuaciones de movimiento de un cuerpo rígido 5.5.- Movimientos en el plano 5.6.- Movimiento no centridal, movimineto de rodadura
Objetivos de Aprendizaje 5.1.- Aplicar la Segunda Ley de Newton para describir el movimiento de partículas bajo la acción de fuerzas externas. 5.2.- Aplicar el Principio D'alembert para describir el movimiento general de cuerpos en el plano bajo la acción de fuerzas. 6.-
Métodos de trabajo y energía, e impulso y cantidad de movimiento para cuerpos rígidos
Introducción a la unidad En esta sección se utilizan los los métodos de la energía y la cantidad de movimiento para describir el movimiento plano de cuerpos rígidos bajo la acción de fuerzas externas. Meta-Lenguaje cantidad de movimiento,impacto,coeficiente de restitución,trabajo,energía cinética,impulso Subunidades
6.1.- Principio del trabajo y la energía para un cuerpo rigido 6.2.- Conservación de la energía 6.3.- Potencia 6.4.- Principio del impulso y la cantidad de movimiento para el movimiento plano de un cuerpo rígido 6.5.- Conservación de la cantidad de movimiento angular 6.6.- Movimiento impulsivo e Impacto excéntrico
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MECG1001 J. DESCRIPCIÓN DE UNIDADES
Objetivos de Aprendizaje 6.1.- Resolver problemas en los que participan desplazamientos y velocidades utilizando el principio del trabajo y la energía 6.2.- Aplicar al principio de la conservación de la energía a la solución de problemas de ingeniería 6.3.- Resolver problemas en los que participan velocidades y tiempo utilizando el principio del impulso y la cantidad de movimiento 6.4.- Resolver problemas usando el concepto de la conservación de la cantidad de movimiento angular 6.5.- Resolver problemas que incluyen el uso del coeficiente de restitución entre cuerpos que chocan aunado al principio del impulso y la cantidad de movimiento.
K. RESPONSABLES DE LA ELABORACIÓN DEL CONTENIDO DE CURSO Profesor Correo Participación TERAN CALLE EFRAIN ANDRES
[email protected] Coordinador de materia
[email protected] PINDO MACAS JUAN CARLOS Colaborador
[email protected] HUREL EZETA JORGE LUIS Colaborador LEON TORRES JONATHAN ROBERTO GARCÍA TRONCOSO GUILLERMO SIGUENZA ALVARADO DIEGO ANDRÉS QUISHPE OTACOMA CARLOS PAUL LOAYZA PAREDES FRANCIS RODERICH
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