UANL - FIME Mecánica Vectorial 1 IT-7-ACM-04-R03 Revisión: 1 VIGENTE A PARTIR DEL: 8 de Agosto del 2011 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA PROGRAMA ANALÍTICO FIME Nombre de la unidad de aprendizaje: Mecánica Vectorial Frecuencia semanal: 3 hrs. Horas presenciales: 42 hrs. Horas de trabajo extra-aula: 18 hrs. Modalidad: Presencial Período académico: Semestral Unidad de aprendizaje: ( X ) obligatoria ( ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( X ) Formación básica profesional ( ) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: 2 Fecha de elaboración: 13 / Marzo / 2012 Fecha de la última actualización: 31 / Mayo / 2012 Responsables del diseño: MC Pablo Ernesto Tapia González MA Jorge Alejandro Cúpich Guerrero Presentación: El estudio de los cuerpos rígidos se basa en las leyes de la física, y se engloba en una unidad de aprendizaje llamada Mecánica Vectorial, donde se relacionan aplicaciones reales y metodologías para resolver las fuerzas en sistemas estáticos y los efectos de las fuerzas en sistemas en movimiento, para la solución de problemas en ingeniería. Esta unidad de aprendizaje se divide en 4 fases, en la primera fase se verán sistemas en equilibrio estático, la fuerza presente en los elementos de una estructura se verá en la segunda fase, en la tercera fase se estudiará el movimiento, velocidad y aceleración de barras articuladas y en la cuarta fase se considerarán las fuerzas que generan el movimiento en un sistema.
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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
PROGRAMA ANALÍTICO FIME
Nombre de la unidad de aprendizaje: Mecánica Vectorial Frecuencia semanal: 3 hrs. Horas presenciales: 42 hrs. Horas de trabajo extra-aula: 18 hrs. Modalidad: Presencial Período académico: Semestral Unidad de aprendizaje: ( X ) obligatoria ( ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( X ) Formación básica profesional ( ) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: 2 Fecha de elaboración: 13 / Marzo / 2012 Fecha de la última actualización: 31 / Mayo / 2012 Responsables del diseño: MC Pablo Ernesto Tapia González
MA Jorge Alejandro Cúpich Guerrero Presentación: El estudio de los cuerpos rígidos se basa en las leyes de la física, y se engloba en una unidad de aprendizaje llamada Mecánica Vectorial, donde se relacionan aplicaciones reales y metodologías para resolver las fuerzas en sistemas estáticos y los efectos de las fuerzas en sistemas en movimiento, para la solución de problemas en ingeniería.
Esta unidad de aprendizaje se divide en 4 fases, en la primera fase se verán sistemas en equilibrio estático, la fuerza presente en los elementos de una estructura se verá en la segunda fase, en la tercera fase se estudiará el movimiento, velocidad y aceleración de barras articuladas y en la cuarta fase se considerarán las fuerzas que generan el movimiento en un sistema.
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Propósito: La finalidad de esta unidad de aprendizaje es resolver planteamientos reales, donde se involucren fuerzas en sistemas estáticos y en
movimiento, utilizando metodologías específicas que le permitirán relacionar las fuerzas en casos estáticos y su relación con el movimiento de los cuerpos, aplicando las ciencias básicas, como lo son la física y las matemáticas.
Competencias del perfil de egreso: a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de aprendizaje:
Esta unidad de aprendizaje contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales: Competencias instrumentales:
• Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que le permitan la toma de decisiones oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional.
• Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico.
• Utiliza los métodos y técnicas de investigación tradicionales y de vanguardia para el desarrollo de su trabajo académico, el ejercicio de su profesión y la generación de conocimientos.
Competencias personales y de interacción social
• Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás, respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para contribuir a construir una sociedad sostenible.
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Competencias integradoras
• Resuelve conflictos personales y sociales conforme a técnicas específicas en el ámbito académico y de su profesión para la adecuada toma de decisiones.
b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de aprendizaje:
Analizar problemas de cuerpos rígidos estáticos y en movimiento, seleccionando la metodología apropiada, aplicando modelos establecidos y basándose en las ciencias básicas para obtener las fuerzas involucradas y sus efectos.
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Representación gráfica
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Competencias de la Unidad de
Aprendizaje
Instrumentales
Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que
le permitan la toma de decisiones oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y
profesional
Analizar problemas de cuerpos rígidos estáticos y en movimiento
Distinguir sistemas estáticos aplicando el equilibrio de fuerzas para obtener las
componentes rectangulares de las fuerzas involucradas
Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar
ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico
Analizar problemas de cuerpos rígidos estáticos y en
movimiento, aplicando modelos establecidos y
basándose en las ciencias básicas
Determinar el momento de una fuerza mediante el cálculo de momentos para
obtener sistemas fuerza par en equilibrio estático
Identificar los diferentes tipos de apoyos mediante la creación de un diagrama de
cuerpo libre para saber como reaccionan a las fuerzas externas aplicadas en el cuerpo rígido
que soportan
Utiliza los métodos y técnicas de investigación tradicionales y de
vanguardia para el desarrollo de su trabajo académico, el ejercicio de su
profesión y la generación de conocimientos
Analizar problemas de cuerpos rígidos estáticos y
en movimiento, seleccionando la
metodología apropiada
Distinguir los diferentes tipos de trenes de engranes utilizando la metodología apropiada para
determinar la velocidad en cada uno de sus componentes
Identificar los diferentes métodos que se pueden utilizar en la solución de las fuerzas y sus efectos en
sistemas en movimiento, para seleccionar el más adecuado de acuerdo a las variables en un sistema
particularPersonales y de Interacción
Social
Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y
a los demás, respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal
y profesional para contribuir a construir una sociedad sostenible
Integradoras
Resuelve conflictos personales y sociales conforme a técnicas
específicas en el ámbito académico y de su profesión para la adecuada
toma de decisiones
Analizar problemas de cuerpos rígidos estáticos y
en movimiento, para obtener las fuerzas
involucradas y sus efectos
Identificar los diferentes tipos de estructuras aplicando métodos de análisis específicos para
solucionar las reacciones y las fuerzas involucradas entre los miembros que la
forman
Identificar los tipos de mecanismos y su movimiento mediante el análisis de
velocidades y aceleraciones para determinar su velocidad y aceleración en cualquier
instante de tiempo
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Unidad temática 1: Sistemas en equilibrio estático. Competencias particulares: Distinguir sistemas estáticos aplicando el equilibrio de fuerzas para obtener las componentes rectangulares de las fuerzas involucradas. Determinar el momento de una fuerza mediante el cálculo de momentos para obtener sistemas fuerza par en equilibrio estático.
Elementos de Competencia Evidencias de aprendizaje
Criterios de desempeño
Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
Identificar los sistemas estáticos que involucren un análisis de fuerzas en 3D y así determinar, mediante el equilibrio de fuerzas, las fuerzas involucradas para su aplicación en problemas de ingeniería donde esto sea requerido para un diseño y/o un análisis. Identificar los sistemas estáticos que puedan sub-dividirse en análisis plano o en 2D que involucren momentos y fuerzas, utilizando los sistemas fuerza par y el cálculo de momentos, pudiendo aplicarse en problemas de ingeniería donde esto sea requerido para un diseño y/o un análisis.
Síntesis de conceptos básicos de la estática. Síntesis de conceptos de pares de fuerzas y sistemas de fuerza.
Síntesis de conceptos básicos de la estática: Organización. Contenido de la
síntesis. Problemas
resueltos correctamente.
Síntesis de conceptos de conceptos de pares de fuerzas y sistemas de fuerza: Organización. Contenido de la
síntesis. Problemas
resueltos correctamente.
Definirá los conceptos básicos relacionados a la estática y las leyes de Newton, mediante una síntesis, y al mismo tiempo resolverá problemas, de equilibrio estático, y los adjuntará a la síntesis. Relacionará las aplicaciones de momentos, pares de fuerzas y sistemas fuerza par, mediante una síntesis, y al mismo tiempo resolverá problemas, de dichos temas, y los adjuntará a la síntesis.
-Conceptos básicos de estática. -Equilibrio de fuerzas en el espacio. -Momento respecto a un punto. -Pares de fuerzas. -Sistema fuerza par.
Unidad temática 2: Análisis de estructuras. Competencias particulares: Identificar los diferentes tipos de apoyos mediante la creación de un diagrama de cuerpo libre para saber como reaccionan a las fuerzas externas aplicadas en el cuerpo rígido que soportan. Identificar los diferentes tipos de estructuras aplicando métodos de análisis específicos para solucionar las reacciones y las fuerzas involucradas entre los miembros que la forman.
Elementos de Competencia
Evidencias de aprendizaje
Criterios de desempeño
Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
Identificar los tipos de apoyos en armaduras simples y resolver sus reacciones mediante el método de nodos o de secciones para ayudar a la solución de la condición y fuerza a la que están sometidos los miembros que forman la armadura simple. Identificar un bastidor o máquina analizando cada elemento del bastidor para resolver las fuerzas y/o reacciones que soporta cada uno de sus miembros, así como también las fuerzas internas en los puntos de conexión de los miembros que lo forman.
Síntesis de tipos de estructuras.
Síntesis de bastidores y máquinas.
Síntesis de tipos de estructuras: Organización. Contenido de la
síntesis. Problemas
resueltos correctamente.
Síntesis de bastidores y máquinas: Organización. Contenido de la
síntesis. Problemas
resueltos correctamente.
Enlistará los tipos de apoyos y características de los tipos de estructuras, en una síntesis, y al mismo tiempo resolverá problemas, de armaduras, y los adjuntará a la síntesis. Identificará las aplicaciones de bastidores y máquinas, en una síntesis, y al mismo tiempo resolverá problemas, de dichos temas, y los adjuntará a la síntesis.
-Diagrama de cuerpo libre. -Reacciones en apoyos. -Análisis de armaduras por nodos. -Análisis de armaduras por secciones. -Diagrama de cuerpo libre. -Reacciones en apoyos. -Análisis de cada elemento del bastidor.
Unidad temática 3: Cinemática de cuerpos rígidos Competencias particulares: Identificar los tipos de mecanismos y su movimiento mediante el análisis de velocidades y aceleraciones para determinar su velocidad y aceleración en cualquier instante de tiempo. Distinguir los diferentes tipos de trenes de engranes utilizando la metodología apropiada para determinar la velocidad en cada uno de sus componentes.
Elementos de Competencia
Evidencias de aprendizaje
Criterios de desempeño
Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
Deducir el diagrama cinemático mediante el análisis de velocidades y aceleraciones para resolver la posición, velocidad y aceleración de uno o varios puntos de los elementos que forman un mecanismo en cualquier instante de tiempo. Distinguir los tipos de trenes de engranes utilizando la metodología adecuada para resolver la velocidad de cada uno de sus componentes.
Síntesis de conceptos básicos de la dinámica. Síntesis de los tipos de engranes y sus aplicaciones.
Síntesis de conceptos básicos de la dinámica: Organización. Contenido de la
síntesis. Problemas
resueltos correctamente.
Síntesis de los tipos de engranes y sus aplicaciones: Organización. Contenido de la
síntesis. Problemas
resueltos correctamente.
Definirá los conceptos básicos relacionados a la dinámica, en una síntesis, y al mismo tiempo resolverá problemas, de mecanismos en 2D, y los adjuntará a la síntesis. Identificará los tipos de engranes y sus aplicaciones, en una síntesis, y al mismo tiempo resolverá problemas, de trenes de engranes, y los adjuntará a la síntesis.
-Conceptos básicos de mecanismos. -Análisis de velocidades y aceleraciones. -Trenes de engranes.
Unidad temática 4: Cinética de cuerpos rígidos Competencias particulares: Identificar los diferentes métodos que se pueden utilizar en la solución de las fuerzas y sus efectos en sistemas en movimiento, para seleccionar el más adecuado de acuerdo a las variables en un sistema particular.
Elementos de Competencia Evidencias de aprendizaje
Criterios de desempeño
Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
Identificar el método más adecuado en la solución de las fuerzas involucradas y/o sus efectos en un sistema en movimiento, para aplicarlo de acuerdo a las variables particulares de un sistema.
Síntesis de los métodos de análisis de fuerza.
Síntesis de los métodos de análisis de fuerza: Organización. Contenido de la
síntesis. Problemas
resueltos correctamente.
Identificará los métodos de análisis de fuerzas y sus efectos en sistemas en movimiento, y al mismo tiempo resolverá problemas, de aplicación de los métodos, y los adjuntará a la síntesis.
Evaluación integral de procesos y productos (ponderación /evaluación sumativa) Evidencia Ponderación Síntesis de conceptos básicos de la estática. 5 % Síntesis de conceptos de pares de fuerzas y sistemas de fuerza. 5 % Síntesis de tipos de estructuras. 5 % Síntesis de bastidores y máquinas. 5 % Examen de medio curso. 20 % Síntesis de conceptos básicos de la dinámica. 5 % Síntesis de los tipos de engranes y sus aplicaciones. 5 % Síntesis de los métodos de análisis de fuerza. 5 % Examen ordinario. 20 Producto integrador de aprendizaje: Producto integrador 25 %
Al finalizar esta unidad de aprendizaje el estudiante deberá demostrar sus habilidades y conocimientos obtenidos en el curso solucionando un problema propuesto por la academia que involucre el apoyo de un software. El problema propuesto debe involucrar la aplicación de conceptos de estática y dinámica a algún cuerpo rígido que forme parte esencial de un sistema mecánico.
Fuentes de apoyo y consulta: Libro: Mecánica Vectorial para Ingenieros, Estática y Dinámica.
Autor: Beer Ferdinand P. and Johnston Jr. Russell E. Editorial: McGraw Hill.
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Libro: Vector Mechanics for Engineers, Statics and Dynamics.
Autor: Ferdinand P. Beer, E. Russell Johnston Jr., Elliot R. Eisenberg and David Mazurek. Editorial: McGraw Hill.
Libro: Ingeniería Mecánica, Dinámica (2001).
Autor: Riley William F. y Sturges Leroy D. Editorial: Reverté.
Autor: Russell C. Hibbeler. Editorial: Prentice Hall.
Libro: Diseño de Maquinaria (3ª edición, 2006).
Autor: Norton Robert L. Editorial: McGraw Hill.
Libro: Diseño de Mecanismo, Análisis y Síntesis (3ª edición, 1998).
Autor: Erdman Arthur G. y Sandor George N. Editorial: Prentice Hall.
Tema: Conceptos básicos de mecánica vectorial. Liga: http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_mec%C3%A1nica Fecha última revisión: 14 Mayo 2012.
Revista: Somos Mecatrónica. Liga: http://www.somosmecatronica.net/ Revista digital sin fines de lucro en la que se comparte conocimiento diariamente respecto a eventos y artículos destacados en el área de Mecatrónica.
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Perfil del docente: Se recomienda un docente con grado de Maestría o superior, de preferencia en el área de Ingeniería Mecánica, con experiencia en proyectos de aplicación ingenieril y con manejo fluido del idioma inglés. Ficha bibliográfica del profesor:
MC Pablo Ernesto Tapia González trabaja como maestro con horas de propiedad y de contrato en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica desde el 2003 hasta la fecha, obtuvo su licenciatura en 2003 como Ingeniero Mecánico Electricista y su Maestría en Ciencias de la Ingeniería de Manufactura con especialidad en Diseño de Producto en el 2005 en la FIME de la UANL.
MC Jorge Alejandro Cúpich Guerrero trabaja como maestro con horas de propiedad y de contrato en la Facultad de Ingeniería Mecánica y
Eléctrica desde el 2005 hasta la fecha, obtuvo su licenciatura en el 2002 como Ingeniero Mecánico Administrador y su Maestría en Administración con especialidad en Producción y Calidad en el 2008 en la FIME de la UANL. Además desde el 2010 de desempeña como Jefe de de Servicio Empresarial en la FIME de la UANL.
JEFATURA DE ACADEMIA JEFATURA DE DEPARTAMENTO
COORDINACIÓN DE LA DIVISIÓN SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA DE MATERIALES
