DISEÑO INSTRUCCIONAL FISICA I

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE EL SALVADOR
FACULTAD DE INFORMATICA Y CIENCIAS APLICADAS
ESCUELA DE CIENCIAS APLICADAS
DEPARTAMENTO DE MATEMATICA Y CIENCIAS





DISEÑO INSTRUCCIONAL
Ciclo 02 - 2011

Asignatura
“FISICA I”


Código de la asignatura: FIS1-I




San Salvador, El Salvador, Centroamérica



UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE EL SALVADOR
FACULTAD DE INFORMATICA Y CIENCIAS APLICADAS
ESCUELA DE CIENCIAS APLICADAS
DEPARTAMENTO DE MATEMATICA Y CIENCIAS
CATEDRA DE FISICA






CICLO ACADÉMICO : 02-2011
Carrera : Varias
Asignatura : Física I
N° de orden en Pensum : 10
Unidades Valorativas : 4 U. V.
Ciclo en el Plan de Estudio : III CICLO
Pre-requisito : MATEMATICA II
Carga Académica normal simultánea : Según carrera
Prerrequisito para : FISICA II




I. PERSONAL ACADÉMICO RESPONSABLE

Decana de la Facultad de Informática y Ciencias Aplicadas
Lic. Lissette Cristalina Canales


Docente titular
Ing. Ulises Zelaya
Ing. Hector Arnoldo Barahona.
Ing. Heber Danilo Chicas
Ing. José Ramon Cornejo Hernández



I. SYLLABUS DE FISICA I

Unidades Valorativas : 4 u. v.
Horas teóricas semanales : 4 HORAS
Horas prácticas semanales : 1 HORA
Duración de la hora clase presencial : 50 MINUTOS
Sección : Varias
Ciclo : 02-2011
Horario clase presencial : Varios
Aula : Varios








DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA

Se comenta la naturaleza de la física y el uso de modelos idealizados para representar los sistemas físicos; Se presenta varios aspectos de los vectores y el álgebra vectorial para describir y analizar cantidades, como la velocidad y la fuerza.
La asignatura trata las magnitudes escalares y vectoriales. La representación grafica de un vector, su descomposición en componentes rectangulares , la obtención gráfica y analítica de la resultante de varios vectores, suma ,resta y producto vectorial, utilización de los vectores unitarios para el análisis con vectores.
Se aborda además el estudio de la cinemática en una y dos dimensiones, el movimiento rectilíneo uniforme y el movimiento rectilíneo con aceleración constante, el movimiento de proyectiles , el movimiento circular uniforme y el movimiento circular no uniforme.
Se estudiará las leyes del movimiento, los conceptos de peso, masa y equilibrio; la primera, segunda y tercera ley de Newton, fuerza de fricción.
Se hará un estudio del trabajo en física. El trabajo realizado por una fuerza constante y por una fuerza variable. El trabajo hecho por un resorte, el teorema del trabajo y de la energía cinética, fuerzas conservativas, concepto de potencia, principio de conservación de la energía y particularmente en la energía mecánica.
Se estudiará también el impulso y la cantidad de movimiento, el principio de conservación de la cantidad de movimiento, centro de masa, colisiones elásticas y inelásticas.
Además, se estudiará el movimiento rotacional con aceleración angular constante, cálculos de momentos de inercia, de torsión, trabajo, potencia y energía en el movimiento rotacional.

OBJETIVOS GENERALES DE LA ASIGNATURA
 Que los estudiantes adquieran los conocimientos fundamentales para

1. Interpretar el significado del proceso de medición y su aplicación en la Física
2. Interpretar el significado de magnitudes escalares y vectoriales, analizando estas últimas de acuerdo al algebra de vectores.

3. Interpretar la mecánica clásica y su aplicación a fenómenos de movimiento de cuerpos cercanos a la tierra.

4. Interpretar el significado en física de trabajo y la aplicación del teorema de trabajo- energía.
5. Interpretar el significado de la Segunda ley de Newton en términos de cantidad de movimiento y sus más importantes aplicaciones.

6. Interpretar el significado físico del movimiento rotacional y la aplicación de las ecuaciones para el movimiento con aceleración angular constante.

7. Interpretar el significado en física de la energía rotacional

COMPETENCIAS
CATEDRA DE FISICA


Nº Competencias
1 Capacidad para aplicar correctamente las leyes de Newton a la solución de problemas sencillos de ingeniería relacionados con el equilibrio, el movimiento y las fuerzas de contacto
2 Capacidad para aplicar correctamente las leyes de la Termodinámica a la solución de problemas sencillos de ingeniería.

3 Capacidad para aplicar correctamente las leyes de Coulomb, Ohm, Kirchhoff, Gauss y Biot-Savar y Ampere a la solución de problemas sencillos de ingeniería relacionados con la electrostática, circuitos eléctricos, campo eléctrico y magnético respectivamente

4 Capacidad para aplicar correctamente las leyes de Coulomb, Ohm, Kirchhoff, fuerzas magnéticas , algebra de Boole a la solución de problemas sencillos de ingeniería relacionados con la electrostática, circuitos eléctricos, campo eléctrico y magnético y lógica digital respectivamente
5 Capacidad para aplicar correctamente las leyes de equilibrio de los cuerpos junto con los métodos matemáticos para la solución de problemas sencillos de la estática.


COMPETENCIAS DE LA ASIGNATURA FISICA I


CONOCIMIENTOS
Lo que debe saber HABILIDADES
Lo que debe hacer ACTITUDES
Su forma de actuar - VALORES
Nº Nº Nº
1
Conocer la física como logro del conocimiento humano 1 Descubrir la importancia de entender la naturaleza a través de Física. 1 El desarrollo de los siguientes valores se hará durante todo el ciclo de estudios:
1. Compromiso agresivo
2. Innovación permanente.
3. Respeto y pensamiento positivo.
4. Liderazgo institucional.
5. Solidaridad y trascendencia cultural.
6. Integridad
2 Magnitudes físicas 2 Identificar correctamente las magnitudes de cantidades físicas 2
3 Magnitudes vectoriales 3 Aplicar correctamente el algebra vectorial a problemas relacionados con magnitudes vectoriales. 3
4 Proceso de medición 4 Reconocer la importancia del proceso de medición en la Física 4
5
Cinemática en dos dimensiones

5 Aplicar correctamente las relaciones matemáticas de movimientos bidimensionales en cinemática 5
6 diagrama de cuerpo libre
6 Explicar cómo se construye un diagrama de cuerpo libre
7 Leyes del movimiento
7 Aplicar correctamente las leyes del movimiento de Newton
8 Trabajo efectuado por una fuerza constante
8 Determinar el trabajo realizado por una fuerza constante
9 Trabajo efectuado por una fuerza variable
9 Calcular el trabajo realizado por fuerzas variables
10 Trabajo realizado por un resorte 10 Calcular el trabajo hecho por un resorte.


11 Cantidad de movimiento e impulso.


11 Analizar la segunda ley de Newton en términos de la Cantidad de movimiento.
12 Fuerzas conservativas y no conservativas
12 Explicar la diferencia entre fuerzas conservativas y no conservativas
13 Principio de conservación de la energía
13 Explicar el teorema de trabajo – energía
14 Centro de masa
14 Calcular el centro de masa de cuerpos distribuidos en el plano.
15 Cinemática rotacional: desplazamiento , velocidad y aceleración
15 Aplicar las relaciones matemáticas de movimientos con aceleración angular constante al movimiento rotacional.
COMPETENCIAS DE LA ASIGNATURA
Capacidad para aplicar correctamente las leyes de Newton a la solución de problemas sencillos de ingeniería relacionados con el equilibrio, el movimiento y las fuerzas de contacto.




MISIÓN Y VISIÓN DE LA UNIVERSIDAD

MISIÓN
VISIÓN

La Universidad Tecnológica de El Salvador existe con el propósito de posibilitar acceso de servicios educativos a amplios sectores poblacionales, creando, desarrollando y difundiendo conocimientos, de alto nivel ético, académico y profesional, a fin de promover los cambios fundamentales que la sociedad necesita.
La Universidad Tecnológica de El Salvador aspira llegar a ser una universidad reconocida por su calidad educativa, su relevante investigación, su capacidad de innovación y su trascendencia cultural, accesible a amplios sectores de la población.



EJE AXIOLÓGICO DE LA ASIGNATURA


VALOR
OBJETIVO FORMATIVO ACCIONES CON QUE SE TRABAJARÁ (actividades)
Respeto
Conocer el valor propio
y honrar el valor de los demás es la verdadera manera de ganar respeto.
Respeto es el reconocimiento del valor inherente y los derechos innatos de los individuos y de la sociedad. Estos deben ser reconocidos como el foco central para lograr que las personas se comprometan con un propósito más elevado en la vida Que el estudiante, actúe según la normativa de la universidad sobre el trato comportamiento y presentación dentro de las aulas. 1. Establecer en las clases , las normas mínimas de convivencia, que garanticen un ambiente agradable y de respeto.
2. Promover el uso adecuado del vocabulario.

3. Llamar a los estudiantes por su nombre, tanto por parte de docente como entre ellos.

4. Regular el uso de celulares.

5. Prohibir fumar dentro y fuera de las aulas.
6. Pedir al estudiante que se siente en los primeros pupitres y de forma ordenada.

7. Prohibir manchar los pupitres con el pretexto de realizar operaciones.

8. Prohibir uso de gorras.
9. Exigir la vestimenta adecuada para el ingreso a clases.











III. METODOLOGÍA

El proceso de enseñanza aprendizaje está fundamentado en el Modelo Alternativo de Aprendizaje – MAAPRE:


1. CLASES EXPOSITIVAS
2. MODELIZACIÓN MATEMÁTICA
3. METODO DE RESOLUCION DE PROBLEMAS
4. PRACTICAS DE LABORATORIO
5. INVESTIGACIONES





PRACTICAS DE LABORATORIO, GUIAS DE DISCUSIÓN DE PROBLEMAS Y PROYECTOS



PRACTICAS DE LABORATORIO:
1. Magnitudes físicas
2. Suma de vectores
3. Cinemática en una dimensión
4. Fuerzas en equilibrio. Determinación de una masa desconocida.
5. Determinación experimental del coeficiente de fricción cinética.


GUIAS DE DISCUSIÓN DE PROBLEMAS:
1. Ejercicios sobre Magnitudes , unidades y álgebra vectorial
2. Ejercicios de aplicación de la primera ley de Newton
3. Ejercicios de aplicación de la segunda y tercera ley de Newton.
4. Ejercicios de aplicación sobre trabajo y energía, impulso y cantidad de movimiento, colisiones.
5. Ejercicios de aplicación sobre cinemática rotacional y energía rotacional.


PROYECTOS:
1. Determinar la relación matemática que existe entre el desplazamiento vertical y el tiempo de un cuerpo que cae libremente.
2. Determinar la relación matemática que existe entre el desplazamiento vertical y el horizontal de un cuerpo que describe un movimiento parabólico.
3. Determinar la relación matemática que existe entre el desplazamiento y el tiempo de un cuerpo que describe un movimiento rectilíneo uniforme.
4. Determinar la relación matemática que existe entre el desplazamiento y el tiempo en un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado.(Caso de un plano inclinado).
5. Determinar la relación matemática que existe entre el desplazamiento y el tiempo en un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado ( Caso de la Máquina de Atwood )


ESTRUCTURA DE LA INVESTIGACION DE CATEDRA:

1. Realizar un resumen no mayor de 1000 caracteres de una investigación bibliográfica acerca de lo que actualmente se sabe del tema a investigar.
2. Elaborar la definición del problema en términos de las variables que se relacionan en el fenómeno a investigar.
3. Elaborar la hipótesis en términos de la relación matemática entre las variables.
4. Diseñar el experimento, realizar un experimento de prueba, organización de datos, realizar un experimento definitivo.
5. Análisis de resultados, aplicación de métodos estadísticos, análisis de regresión lineal, potencial o exponencial.
6. Conclusiones y recomendaciones.
7. Elaboración de un informe final.



IV. CONTENIDO GENERAL (Cronograma)

UNIDADES
PROGRAMÁTICAS CONTENIDOS OBJETIVOS Duración /Hrs
N° de Horas Fechas
INVESTIGACION PARA EXAMAN No 1: 2
UNIDAD I

MAGNITUDES ESCA
LARES Y VECTO
RIALES Definición de ciencia y física

Magnitudes escalares

Magnitudes y unidades

Sistema internacional de unidades: Magnitudes fundamentales y derivadas.

Ejercicios sobre conversión de unidades

Análisis dimensional de una ecuación, despeje de formulas
Que los estudiantes sean capaces de:
Definir la ciencia y la física

Distinguir las magnitudes escalares de las vectoriales.

Definir el sistema internacional

Identificar las magnitudes base y derivadas del “SI”

Convertir unidades en un mismo sistema o de un sistema a otro.

Despejar una variable de una fórmula sencilla y determinar sus dimensiones.
3.6 Semana 1
Cifras significativas y propagación de la incertidumbre.

Modelos idealizados: Concepto de modelo y teoría.

Notación científica, estimaciones y orden de magnitud.

Notación matemática en Física

Sistemas de coordenadas y marcos de referencia

Magnitudes vectoriales, componentes rectangulares de un vector.
Explicar en que consiste un modelo en física y una teoría.

Definir el concepto de orden de magnitud, cifra significativa, notación científica e incertidumbre.

Explicar la notación matemática en física

Determinar las componentes rectangulares de un vector.

Sumar y restar gráficamente vectores.

Sumar y restar analíticamente vectores.
3.6 Semana 2
Álgebra de vectores, vectores unitarios.
Suma y resta gráficamente

Suma y resta analíticamente

Producto escalar de vectores

Producto vectorial de vectores
Que los estudiantes sean capaces de:
Explicar en qué consisten los vectores unitarios.

Identificar los vectores unitarios en un sistema de ejes coordenados

Aplicar los vectores unitarios a la suma y resta de vectores, producto escalar y producto vectorial.

Resolver problemas gráfica y analíticamente sobre vectores 3.6 Semana 3
UNIDAD II

CINEMÁTICA EN UNA DIMENSION

Desplazamiento, velocidad y aceleración

Movimiento rectilíneo uniforme Ejemplificar el movimiento en línea recta.

Explicar el movimiento en línea recta.

Definir los conceptos de desplazamiento, velocidad y aceleración .

3.6 Semana 4
Examen nº 1 1.8 o 1.2 Semana 5
INVESTIGACION PARA EXAMEN Nº 2: 2
UNIDAD II

CINEMÁTICA
EN UNA DIMEN
SION

Movimiento rectilíneo con aceleración constante.

Problemas de aplicación sobre MRUA Explicar el movimiento rectilíneo con velocidad constante.

Explicar el movimiento rectilíneo con aceleración constante.

Resolver problemas sencillos sobre movimiento rectilíneo con velocidad y aceleración constante 1.8 o 1.2 Semana 5
UNIDAD III

CINEMÁTICA EN DOS DIMENSIONES



















Vectores desplazamiento, velocidad y aceleración.

Caída libre

Movimiento de proyectiles
Definir los conceptos de desplazamiento, velocidad y aceleración utilizando el álgebra vectorial.

Identificar las ecuaciones que describen el movimiento de proyectiles.
3.6
Semana 6

Movimiento circular uniforme.

Movimiento circular no uniforme Calcular correctamente la rapidez y la aceleración en el movimiento circular uniforme y no uniforme.

Resolver problemas sobre movimiento de proyectiles, movimiento circular uniforme y no uniforme. 3.6 Semana 7
UNIDAD IV

LEYES DEL MOVI
MIENTO
Concepto vectorial de fuerza.

Peso y Masa

Diagramas de cuerpo libre
Equilibrio
Definir el concepto de fuerza utilizando el álgebra vectorial.

Elaborar un diagrama de cuerpo libre.

Distinguir los conceptos de peso y masa.

Aplicar correctamente las ecuaciones de la condición de equilibrio de un cuerpo.
3.6 Semana 8
Primera ley de Newton: Ley de Inercia

Segunda ley de Newton: Ley de la fuerza Analizar la relación entre el movimiento y las fuerzas.
1.8 o 1.2 Semana 9
Examen 2
1.8 o 1.2 Semana 9
INVESTIGACION PARA EXAMEN Nº 3: 2
Tercera ley de Newton: Ley de acción y reacción.

Aplicaciones de las leyes de Newton Analizar las fuerzas de contacto entre dos cuerpos.
3.6 Semana 10
Fuerza de Fricción.

Segunda ley de Newton aplicada al movimiento circular. Ubicar correctamente la fuerza de fricción en un diagrama de cuerpo libre.
3.6 Semana 11
UNIDAD V

TRABAJO Y ENERGIA

Trabajo efectuado por una fuerza constante

Trabajo efectuado por una fuerza variable Explicar correctamente el trabajo efectuado por fuerzas constantes y variables.

Aplicar correctamente el cálculo integral para calcular el trabajo realizado por una fuerza variable. 1.8 o1.2 Semana 12
Examen 3 1.8 o 1.2 Semana 12
INVESTIGACION PARA EXAMEN Nº 4: 2
UNIDAD V

TRABAJO Y ENERGIA

Trabajo efectuado por un resorte.

Teorema del Trabajo y la Energía Cinética

Potencia Explicar correctamente el trabajo efectuado por un resorte.

Explicar correctamente el teorema del trabajo y la energía cinética.

Definir correctamente el concepto de potencia.


3.6 Semana 13
UNIDAD V

TRABAJO Y ENERGIA Fuerzas conservativas y no conservativas.

Energía Potencial Gravitatoria y elástica Identificar correctamente las formas de energía cinética, potencial, elástica y mecánica. 3.6 Semana 13
Principio de Conservación de la Energía

Cambios en la energía mecánica cuando se presentan fuerzas no conservativas. Explicar correctamente el principio de conservación de energía. 3.6 Semana 14
UNIDAD VI

IMPULSO
CANTIDAD DE
MOVIMIENTO
Y COLISIONES Impulso

Cantidad de movimiento

Conservación de la cantidad de movimiento.

Centro de masa Explicar correctamente la segunda ley de Newton en términos de la cantidad de movimiento.

Identificar en un problema de aplicación el principio de conservación de la cantidad de movimiento. 3.6 Semana 15
Movimiento del centro de masa.

Colisiones elásticas e inelásticas en una dimensión.

Choques bidimensionales Analizar correctamente choques completamente inelásticos y choques de autos.

Replantear correctamente el principio de conservación de la cantidad de movimiento usando el concepto de centro de masa. 1.8 o 1.2 Semana 16
Examen 4 1.8 o 1.2 Semana 16
INVESTIGACION PARA EXAMEN Nº 5: 2
UNIDAD VII

CINEMATICA
ROTACIONAL Desplazamiento, velocidad y aceleración angulares.

Movimiento rotacional con aceleración angular constante Definir los conceptos de desplazamiento, velocidad y aceleración angulares.

Identificar las ecuaciones que describen el movimiento rotacional con aceleración angular constante.









3.6 Semana 17
Cantidades angulares y lineales

Energía rotacional Manejar correctamente cantidades angulares y lineales.

Explicar correctamente la energía rotacional.

Explicar la relación entre momento de torsión y momento angular.

Explicar correctamente los conceptos de trabajo, potencia y energía en el movimiento rotacional. 3.6 Semana 18
Examen 5 1.8 o 1.2 Semana 19
Total de horas
80 en todo el ciclo 80 19



V. SISTEMA DE EVALUACION

La evaluación del curso se desarrollará de la manera siguiente:
Evaluaciones Sumativas:

Cuadro de evaluaciones
V. SISTEMA DE EVALUACION
La evaluación del curso se describe de la manera siguiente:
Se realizarán cinco evaluaciones parciales, basadas en los objetivos propuestos en la correspondiente discusión de problemas, con una ponderación de cada una de 60 %.
El trabajo grupal en el aula y fuera de ella , realizado por los estudiantes será ponderado con el 10 %
El trabajo de investigación en el aula y fuera de ella, realizado por los estudiantes será ponderado con el 10 %
Las prácticas de laboratorio que se realicen con anterioridad a cada evaluación parcial serán ponderadas con el 20 %.

EVALUACIÓN ACTIVIDAD FECHAS PONDERACIÓN
Primera Investigación
Trabajo grupal, discusión de problemas Nº1
Práctica de laboratorio 1: Magnitudes Físicas

Examen Parcial 1
DEL 22 AL 28 DE AGOSTO 10%
10%
20%
60%
Segunda Investigación
Trabajo grupal, discusión de problemas Nº2
Práctica de laboratorio 2: Suma de vectores
Examen Parcial 2 DEL 17 AL 23 DE SEPTIEMBRE

10%
10%
20%
60%
Tercera



Investigación
Trabajo grupal, discusión de problemas Nº3
Práctica de laboratorio 3: Fuerzas en equilibrio. Cinemática en una dimensión
Examen Parcial 3 DEL 16 AL 22 DE OCTUBRE
10%
10%
20%

60%
Cuarta Investigación
Trabajo grupal, discusión de problemas Nº4
Práctica de laboratorio 4: Equilibrio. Determinación de una masa desconocida
Examen Parcial 4 DEL 15 AL 21 DE NOVIEMBRE 10%
10%
20%
60%
Quinta Investigación
Trabajo grupal, discusión de problemas Nº5
Práctica de laboratorio 5: Determinación del
Coeficiente de fricción estático y cinético
Examen Parcial 5 DEL 11 AL 17 DE DICIEMBRE 10%
10%
20%
60%
NOTA DE CICLO 100%

Evaluaciones Formativas

Preguntas dirigidas
Preguntas grupales
Resolución de problemas en la pizarra
Resolución de ejercicios para verificar el aprendizaje sin asignación de una nota




VI. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS



TITULO FÍSICA UNIVERSITARIA, tomo I y II
AUTOR SEARS-SEMANZKY-YOUNG-FREEDMAN
EDICION DECIMASEGUNDA
EDITORIAL PEARSON , EDUCACION
AÑO 2009
TIPO Texto


TITULO FÍSICA, tomo I y II
AUTOR RAYMOND A. SERWAY
EDICION QUINTA
EDITORIAL PEARSON , EDUCACION
AÑO 2002
TIPO CONSULTA

TITULO FÍSICA, volumen I
AUTOR RESNICK-HALLIDAY-KRANE
EDICION QUINTA
EDITORIAL PEARSON , EDUCACION
AÑO 2002
TIPO CONSULTA


Direcciones en la Web:

www.edutec.edu.sv
http://consultas.utec.edu.sv/stan/facultades.htm
usuario: fisica1 contraseña: alumno








INDICACIONES PARA INVESTIGACIONES

La estructura del trabajo será la siguiente:
1. PORTADA , Que incluya:
i) Universidad. Escuela, Departamento o Area
ii) Asignatura.
iii) Sección.
iv) Docente.
v) Título del trabajo
vi) Nombre y firma de los estudiantes.
vii) Fecha de presentación.
2. ÍNDICE.
3. OBJETIVOS GENERALES Y ESPECÍFICOS.
4. INTRODUCCION.
5. MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL.
6. DESARROLLO DEL TEMA (DISCUSIÓN, RESULTADOS).
7. CONCLUSIONES.
8. BIBLIOGRAFÍA.

EL TRABAJO DEBERA:
1. DESARROLLARSE EN GRUPOS DE 5 ESTUDIANTES.
2. PRESENTARSE EL DIA DEL EXAMEN PARCIAL O EN LA FECHA QUE EL MAESTRO INDIQUE, EN HOJAS DE PAPEL BOND TAMAÑO CARTA Y ANILLADO.
3. ELABORARSE CON LETRA ARIAL 12 A DOBLE ESPACIO