0.PROGRAMA FIS-101x

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA MADRE Y MAESTRA
FACULTAD DE CIENCIAS SOCIALES Y HUMANIDADES
DEPARTAMENTE DE CIENCIAS BASICAS
INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA
T
P
C
FIS‐‐101-T
5
0
5
Prerrequisitos: MAT 101
Correquisitos: MAT 102 LAB
FIS-101-p
DESCRIPCIÓN:
La asignatura de Física FIS 101 tiene un carácter introductorio, pero a su vez una gran
importancia metodológica por lo que debe enfocarse a satisfacer las necesidades
formativas prioritarias en Física y a potenciar el desarrollo del razonamiento lógico y del
razonamiento científico para asegurar la formación de una base y de unos hábitos de
conocimiento y análisis que le permitan a los estudiantes de Ingeniería y Licenciatura en
Educación enfrentar con éxito los contenidos de las asignaturas de Física a nivel
universitario que deben cursar posteriormente.
Esta asignatura FIS 101 abarca unidades con temas de mecánica de la traslación,
conceptos fundamentales y leyes de la Cinemática y la Dinámica de Newton, trabajo,
energía, impulso, cantidad de movimiento, leyes de conservación y elementos de
Electricidad y Magnetismo. La formulación matemática de este curso de Física General se
limita a la del álgebra y la trigonometría.
El curso tiene un tiempo de duración de 64 horas de clases y 6 horas de exámenes
parciales para un total de 70 horas.
OBJETIVOS GENERALES:
• Que los estudiantes adquieran los conocimientos de Física que les permitan afrontar las
asignaturas posteriores de Física.
• Homogeneizar el nivel del alumnado de forma que todos los estudiantes sepan aplicar las
leyes y los conceptos básicos de la Mecánica de Newton a la resolución de problemas
sencillos relativos a situaciones concretas.
• Que los estudiantes adquieran los conocimientos básicos elementales de electricidad y
magnetismo y de conducción eléctrica en circuitos resistivos sencillos.
• Mejorar y en muchos casos crear en el estudiante la capacidad de abstracción para un
razonamiento ordenado y lógico, un afán de investigación y propiciar la comprensión del
método científico, para que pueda aplicarlo en el transcurso de su carrera y después en su
quehacer cotidiano como profesional.
• Utilizar el lenguaje matemático para describir y analizar los fenómenos físicos.
Comprender el significado de las gráficas para enunciar, a partir de éstas, leyes físicas
sencillas. Saber expresar e interpretar adecuadamente los valores de las magnitudes
físicas.
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
1. Comprender los fundamentos de la Mecánica de Newton y aplicar los conceptos y leyes
de la Cinemática y la Dinámica de
Newton a casos concretos de de traslación.
2. Aplicar el método energético y los principios de conservación de la energía y de la
cantidad de movimiento en la resolución
de problemas mecánicos sencillos, haciendo énfasis en las transformaciones energéticas
que ocurren.
3. Conocer y aplicar los conceptos básicos elementales de la electricidad y del magnetismo
y las leyes fundamentales de la
conducción eléctrica en materiales óhmicos. Conocer y aplicar los conceptos y leyes
relativas a la interacción eléctrica y
magnética entre partículas cargadas y el campo electromagnético
CONTENIDOS:
UNIDAD I. MAGNITUDES FÍSICAS
1.1 La Física. Importancia científica y metodológica.
1.2 Magnitudes físicas: Fundamentales y Derivadas. Dimensione de Longitud. Dimensión
de Tiempo, período y frecuencia. Dimensión Masa. La materia, constitución y estados
físicos. Átomos, moléculas e iones. Densidad. Sistema internacional (SI) de medidas y
unidades básicas. Conversión de unidades. Cifras significativas (CS). Orden de magnitud.
1.3 Magnitudes escalares y vectoriales. Vectores (pares y ternas ordenadas).
Representación gráfica. Componentes cartesianas de un vector en un plano y
generalización al caso 3 dimensiones. Multiplicación de un vector por un escalar. Suma y
resta (gráfica y analítica) de vectores. Triangulación.
1.4 Funciones y análisis gráficos – matemático.
UNIDAD II. CINEMÁTICA DE LA TRASLACIÓN
2.1 Problema central de la Cinemática. Movimiento mecánico. Carácter relativo del
movimiento mecánico. Tipos de movimiento mecánico. Movimiento de Traslación Sistema
de referencia. Magnitudes de la Cinemática de la Traslación: posición, desplazamiento,
longitud de trayectoria; velocidad media, velocidad instantánea, rapidez; aceleración
media, aceleración instantánea, componentes tangencial y centrípeta de la aceleración y su
rol en el movimiento.
2.2 Movimiento mecánico en una dimensión. Movimiento rectilíneo uniforme (MRU),
uniformemente acelerado (MRUA), retardado (MRUR) y variado (MRUV),
2.3 Tiro vertical, caída libre.
2.4 Movimiento mecánico en dos dimensiones. Movimiento parabólico de un proyectil.
Movimiento circular uniforme. Magnitudes cinemáticas angulares.
2.5 Movimiento relativo. Relación entre las magnitudes cinemáticas en sistemas de
referencia inerciales diferentes.
UNIDAD III. DINÁMICA DE LA TRASLACIÓN
3.1 Problema central de la Dinámica. Magnitudes de la Dinámica de la traslación: masa,
fuerza de interacción. Principio de superposición. Fuerza resultante. Leyes de Newton.
Equilibrio traslacional, consecuencias cinemáticas.
3.2 Componentes tangencial y centrípeta de la fuerza resultante en un movimiento
curvilíneo (recordar movimiento del proyectil). Velocidad y fuerza resultante en el
movimiento rectilíneo.
3.3 Fuerzas fundamentales: gravitatoria y electrostática. Fuerza de gravitación de Newton.
Fuerzas derivadas. Leyes aproximadas de fuerzas: fuerza de gravedad homogénea o peso,
fuerza elástica, fuerza de tensión, fuerza normal, fuerza de rozamiento seca (estática y
cinética).
3.4 Diagrama de cuerpo libre. Aplicación de la ley fundamental de la dinámica de la
traslación para un sistema sometido a fuerzas constantes.
3.5 Problemas de equilibrio con fuerzas concurrentes.
3.6 Dinámica del movimiento circular. Fuerza tangencial y Fuerza centrípeta. Movimiento
circular uniforme.
UNIDAD IV. TRABAJO Y ENERGÍA. CONSERVACIÓN DE LA ENERGIA MECANICA.
4.1 Conceptos de energía mecánica, trabajo y calor.
4.2 Trabajo de una fuerza constante. Trabajo motor, resistivo y nulo. Casos particulares.
Potencia promedio. Trabajo de la fuerza resultante y trabajo total.
4.3 Energía cinética. Trabajo y energía cinética.
4.4 Fuerzas conservativas potenciales. Energías potenciales gravitatoria y elástica.
4.5 Energía mecánica.
4.6 Fuerzas no conservativas. Fuerzas disipativas. Teorema del trabajo y la energía
mecánica. Conservación de la energía mecánica.
4.7 Aplicación del método energético en la resolución de problemas concretos.
UNIDAD V. IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO.
1.1 Cantidad de movimiento. Impulso de una fuerza promedio o de fuerza constante.
Relación entre el impulso de la fuerza resultante y la variación de la cantidad de
movimiento.
5.2 Conservación de la cantidad de movimiento.
5.3 Choques. Choques unidimensionales. Choque elástico e inelásticos.
UNIDAD VI. ELECTRICIDAD
6.1 Carga eléctrica. Propiedades de la carga eléctrica. Carga eléctrica de partículas
elementales: electrón, protón, neutrón.
Sistemas microscópicos: átomo, moléculas. Iones. Cuerpo macroscópico. Electrización de
cuerpos macroscópicos. Concepto de carga puntual. Fuerza de Coulomb.
6.2 Campo eléctrico (CE). Vector intensidad de campo eléctrico inherente a cargas
puntuales. Potencial eléctrico de una distribución discreta de cargas puntuales. Campo
eléctrico uniforme.
6.3 Fuerza eléctrica sobre una carga en presencia de un CE. Energía potencial eléctrica de
una carga en un CE externo a la carga.
Movimiento de una carga puntual en presencia de un CE.
6.4 Corriente eléctrica. Intensidad de corriente eléctrica.
6.5 Resistencia eléctrica en conductores. Ley de Ohm. Ley de Joule‐Lenz. Potencia.
6.6 Fuerza electromotriz. Circuitos eléctricos simples. Conexión de resistencias en serie y
en paralelo.
EVALUACION:
1. Distribución de la evaluación por unidades. Porcentajes y puntos asignados.
Porcentaje Puntos
Primer Parcial Unidades I‐II 23.33 % 100
Segundo Parcial Unidades III – IV‐V 23.33 % 100
Tercer Parcial Unidad VI 23.33 % 100
Examen Final Todas 30 % 100
2. La calificación final se obtiene reemplazando la calificación más baja de los parciales por
la calificación del examen final, si ésta es mayor y si el contenido correspondiente a este
Parcial está aprobado por parte del estudiante en el examen final.
Luego se aplica la fórmula: CF=0.7xPP + 0.3EF, donde PP es el promedio de parciales.
3. Si la calificación del tercer parcial es igual o mayor que 70%, entonces en el examen
final el estudiante solamente examinara el contenido correspondiente a las unidades I, II,
III, IV y V y entonces no se podrá efectuar la sustitución de la
calificación del tercer parcial.
BIBLIOGRAFÍA:
Serway, R. A. , Vuille C., Faughn, J. Fundamentos de Física Vol1, Octava Edición, (2009),
CENGAGE Learning
Giancoli. D.C. (2006). Física Editorial Pearson Educación de México. (Básica)
Serway, R. A. (1993). Física T1 Editorial McGraw Hill