Física I CiBEx 2016 –
Segundo cuatrimestre
Programa (Descargar versión pdf
en este enlace) Introducción y conceptos básicos Sistema
internacional de unidades. Magnitudes escalares y vectoriales. Operaciones
básicas con vectores. Modelo de
partícula. Vectores posición, desplazamiento, velocidad, aceleración.
Descripción del movimiento de una partícula en una y más dimensiones. Marcos
de referencia. Dinámica de un
cuerpo modelado como una partícula Conceptos de
fuerza y masa. Leyes de Newton: marcos de referencia inerciales, cambio en la
cantidad de movimiento de una partícula, pares de acción y reacción. Aplicaciones de
las leyes de Newton. Identificación del sistema de estudio. Equilibrio.
Movimiento rectilíneo uniforme. Movimiento uniformemente acelerado como
consecuencia de una fuerza neta constante. Ley de gravitación universal.
Fuerza gravitatoria cerca de la superficie terrestre. Tiro oblicuo. Fuerzas
de contacto normal y de rozamiento. Modelo para las fuerzas de
rozamiento estática y cinética. Cuerpos vinculados por cuerdas. Movimiento
sobre un plano inclinado. Ley de Hooke para la fuerza elástica. Movimiento circular. Magnitudes
cinemáticas asociadas al movimiento circular de una partícula y sus
relaciones con la velocidad y la aceleración de ésta. Aplicación de las leyes
de Newton a cuerpos que se mueven con movimiento circular uniforme y no
uniforme. Trabajo y energía. Definición de trabajo
mecánico ejercido por una fuerza. Casos particulares: trabajo ejercido por
una fuerza constante y por una fuerza elástica que satisface la ley de Hooke.
Energía cinética de una partícula y teorema de trabajo – energía cinética.
Potencia. Definición de fuerzas conservativas y no conservativas. Energía
potencial gravitatoria y energía potencial elástica. Teorema de conservación
de la energía mecánica. Fuerza como gradiente de energía potencial, e
interpretación cualitativa de curvas para la energía potencial en función de
las coordenadas. Límites de validez de los teoremas de trabajo – energía
cinética y de conservación de la energía mecánica. Movimiento periódico. Solución de
las ecuaciones de movimiento para un sistema masa-resorte donde la fuerza
elástica satisface la ley de Hooke. Análisis del movimiento armónico simple. Dinámica de
sistemas de muchas partículas Centro de masa de
un sistema de partículas. Movimiento del centro de masa de acuerdo con las
leyes de Newton. Teorema de conservación de la cantidad de movimiento total
de un sistema de partículas. Energía cinética de un sistema de partículas.
Impulso ejercido por una fuerza. Colisiones elásticas e inelásticas. Torque ejercido
por una fuerza respecto de un punto. Momento angular de una partícula y/o de
un sistema de partículas respecto de un punto. Relación entre el torque neto
ejercido sobre un sistema y el cambio en su momento angular. Teorema de
conservación del momento angular de un sistema de partículas. Cuerpo rígido.
Momento de inercia de un cuerpo rígido respecto de un eje y teorema de
Steiner. Relaciones entre la aceleración angular, el momento angular y el
torque ejercido sobre un cuerpo rígido que rota alrededor de un eje fijo.
Equilibrio de un cuerpo rígido. Dinámica de
sistemas continuos Cuerpos
elásticos. Deformación. Esfuerzos normales y de cizalladura y módulos de
elasticidad. Límite lineal y límite elástico. Modelo de fluido
ideal. Definiciones de presión y de densidad. Fluidos ideales en equilibrio.
Teorema fundamental de la hidrostática. Principio de Arquímedes. Fuerza de
tensión superficial. Ángulo de contacto y capilaridad. Fluidos ideales
en movimiento. Flujo estacionario. Líneas de corriente. Ecuación de
continuidad. Teorema de Bernoulli y aplicaciones. Ley de Newton de la
viscosidad. Ley de Poiseuille. Ley de Stokes. Flujo
turbulento y número de Reynolds. Ondas Mecánicas Definición y concepto de
onda. Ondas transversales viajeras en medios continuos. Velocidad de
propagación de la onda y
velocidad de las partículas del medio. Ondas transversales en una cuerda
tensa. Ecuación de onda en una dimensión. Ondas armónicas. Interferencia de
ondas. Principio de superposición. Reflexión y transmisión. Sonido: ondas
longitudinales de desplazamiento y de presión. |
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Bibliografía recomendada
R. Resnick - D. Halliday - K. Krane, Física, Vol. 1 (5ª Ed., CECSA)
R. Serway - J. Jewet,
Física I (3ª Ed., Thomson)
P. A. Tipler - G. Mosca, Física para la ciencia y la tecnología,
Vols. 1A y 1B (5ª Ed., Reverté)
H. D. Young - R. A. Freedman, W. Sears - M. W. Zemansky,
Física Universitaria, Vol.
1 (12ª Ed., Addison Wesley)
F. J. Blatt, Fundamentos de la Física (3ª Ed., Prentice Hall)
R. Feynman - R. Leighton - M. Sands, Física,
Vol. I –
Mecánica, radiación y calor (Addison Wesley)