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  FISICA I CÓDIGO:      xxxx TIPO:  Obligatoria  REQUISITOS:     No tiene  UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA FACULTAD DE CIENCIAS TEORíA:  2H (2U) PRÁCTICA:4H (2U) LABORATORIO: 0H ESCUELA DE FÍSICA HORAS 
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  UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELAFACULTAD DE CIENCIASESCUELA DE F Í SICADEPARTAMENTO DE FISICAPROGRAMA DE ESTUDIO FISICA I C Ó DIGO: xxxxTIPO: Obligatoria REQUISITOS: No tiene TEOR í  A: 2H (2U)PR Á CTICA:4H (2U)LABORATORIO: 0HHORAS SEMANALES: 6HUNIDADES CR É DITO: 4UVIGENCIA: DESDE: SEPTIEMBRE DE 2008 Objetivo general Al finalizar el curso el estudiante debe haber comprendido los conceptos de medida, magnitud f  í  sica, orden de magnitud, incertidumbre, magnitudes escalares y vectoriales, representaci ó n de vectores y sus operaciones b á sicas, cinem á tica de una part í  cula en 1, 2 y 3 dimensiones, din á mica de una part í  cula, trabajo y energ í  a. Se espera adem á s que sea capaz de realizar operaciones de cambio de sistema de unidades, operaciones con cantidades que llevan incertidumbre asociada; as í   como representar cantidades vectoriales y realizar operaciones con ellas. Debe ser capaz de analizar situaciones cinem á ticas utilizando los conceptos de posici ó n, desplazamiento, velocidad y aceleraci ó n. Por ú ltimo, debe ser capaz de analizar situaciones din á micas simples, mediante la aplicaci ó n de las leyes de Newton y los conceptos de trabajo y energ í  a. Objetivos específicos Con el prop ó sito de alcanzar el objetivo general, se proponen los siguientes objetivos espec í  ficos: 1.Introducir los conceptos de medida, magnitud f  í  sica y sisitema de unidades. 2.Estudiar el sistema internacional de unidades. 3.Introducir el concepto de orden de magnitud. Desarrollar ejemplos mediante la estimaci ó n de ó rdenes de magnitud en varios contextos. 4.Resaltar la importancia de la incertidumbre en la determinaci ó n de una magnitud f  í  sica. Definir cifra significativa. 5.Mostrar la forma de realizar operaciones b á sicas con cifras significativas. 6.Introducir y diferenciar los conceptos de incertidumbre absoluta y relativa. 7.Introducir los conceptos de promedio y desviaci ó n est á ndar para asignar incertidumbre a un conjunto de medidas. 8.Elaborar representaciones gr á ficas de valores experimentales. 9.Introducir el concepto de vector para describir correctamente algunas magnitudes f  í  sicas. 10.Describir las operaciones b á sicas con vectores en forma gr á fica. 11.Introducir el concepto de base del espacio y representaci ó n de vectores en componentes. 12.Construir ecuaciones vectoriales y mostrar su soluci ó n como sistemas de ecuaciones para las componentes. 13.Estudiar los conceptos de posici ó n, desplazamiento, velocidad y aceleraci ó n media y velocidad y aceleraci ó n instant á nea.  14.Presentar el contenido de las tres leyes de la din á mica de Newton. 15.Estudiar el diagrama de cuerpo aislado como herramienta para el an á lisis din á mico. 16.Introducir interacciones b á sicas de la mec á nica: fuerzas de contacto, la tensi ó n en cuerdas y resortes el á sticos. 17.Introducir elementos din á micos ideales: superficies sin roce, poleas sin masa ni roce y cuerdas sin masa. 18.Estudiar situaciones din á micas que den lugar al an á lisis de equilibrio, movimiento con aceleraci ó n constante y movimiento circular. 19.Discutir el concepto de peso aparente. 20.Introducir el concepto de ecuaci ó n diferencial a partir de la segunda ley de Newton. Dar ejemplos con el problema del oscilador arm ó nico y el movimiento en un medio viscoso (ca í  da en presencia de la atm ó sfera). 21.Realizar operaciones de propagaci ó n de incertidumbre de magnitudes f  í  sicas. 22.Comprender el concepto de trabajo. 23.Calcular el trabajo de fuerzas constantes y variables en casos simples (fuerza restitutiva lineal) 24.Comprender el teorema del trabajo y la variaci ó n de la energ í  a cin é tica. Perfil de entrada 1.Conocimiento de F í  sica y Matem á tica de educaci ó n media. Programa sinóptico El curso est á  situado en el primer semestre en la universidad. Por lo tanto, cumple un rol de adaptaci ó n del estudiante al nuevo ambiente. Se inscribe junto con cursos introductorios de Matem á tica y Qu í  mica. La programaci ó n de un curso particular tomar á  en cuenta, o se har á  de manera coordinada con, los programas de estas dos disciplinas. Por ejemplo, las herramientas matem á ticas m á s sofisticadas ser á n incorporadas a medida que son introducidas en el primer curso de Matem á tica. El primer curso de Qu í  mica tambi é n aborda los temas de medida, magnitud f  í  sica e incertidumbre. Por lo tanto, se mantiene una presentaci ó n coherente y/o complementaria de estos temas. Este curso promueve la construcci ó n de puentes hacia á reas del conocimiento distintas de la f  í  sica, desarrollando una atm ó sfera multidisciplinaria. Adem á s, incorpora tecnolog í  as de comunicaci ó n en informaci ó n a sus herramientas b á sicas, manteniendo una actualizaci ó n constante en ese sentido. Por ú ltimo, el material de este curso se complementa con actividades de campo, donde los estudiantes generar á n y procesar á n datos sobre hechos cotidianos, estudiados con disciplina experimental. El curso sigue un é nfasis especial los elementos b á sicos de una disciplina experimental: la medida y la definici ó n de magnitudes f  í  sicas. Los dem á s conceptos y teor í  as se van concatenando bajo esa perspectiva, comenzando por la definici ó n de magnitud y terminando con la aplicaci ó n de herramientas m á s elaboradas, en la din á mica de una part í  cula. Luego de definir magnitud f  í  sica se pasa a discutir el concepto de incertidumbre. De esta manera, el concepto de cifra significativa y la utilidad del redondeo ser á n naturales. El concepto de orden de magnitud se presenta de manera que permite al estudiante desarrollar intuici ó n respecto al problema de comparar magnitudes, as í   como hacer estimaciones respecto a ellas. El tema de vectores debe ser desarrollado en gran extensi ó n y profundidad, pues ser á  fundamental en el resto del curso, as í   como en los cursos siguientes. En tal sentido, en los ejemplos se incorporan los  conceptos y magnitudes propias de la cinem á tica y din á mica de una part í  cula, pero tambi é n la din á mica rotacional, trabajo y energ í  a, electromagnetismo, etc. El curso aborda la forma de representar datos experimentales gr á ficamente y propagar incertidumbre a medidas indirectas. Esta parte es fundamental para abordar los cursos de laboratorio posteriores. Se utiliza la Segunda Ley de Newton como motivaci ó n para introducir dos ecuaciones diferenciales simples: df dt   =α f  + b  y d²f dt²  =−ω ²  f  . Esta presentaci ó n har á   é nfasis en mostrar la generalidad de la soluci ó n de una ecuaci ó n diferencial y la posibilidad de aplicarla a distintas situaciones particulares. En este curso se estudian los ejemplos de ca í  da de un objeto en presencia de la atm ó sfera y el oscilador arm ó nico. En los cursos posteriores se har á  referencia a esta discusi ó n en los momentos apropiados. La presentaci ó n de los conceptos de trabajo y energ í  a debe preparar al estudiante para el estudio posterior de los conceptos de fuerza conservativa, energ í  a potencial y el teorema de conservaci ó n de la energ í  a mec á nica Contenido programático Medici ó n y Sistema de Unidades  Medida. Magnitud f  í  sica. Incertidumbre en la medida, apreciaci ó n, error sistem á tico. Cifras significativas y redondeo. Definici ó n moderna de las unidades fundamentales, sistemas de unidades. Conversi ó n de unidades. Ó rdenes de magnitud de cantidades f  í  sicas. Unidades derivadas de: velocidad, aceleraci ó n, frecuencia, fuerza, trabajo, energ í  a, flujo. An á lisis dimensional. Tiempo de dedicaci ó n estimada: 9H(T) + 5H(P) Graficaci ó n de datos experimentales  Definiciones b á sicas (ejes, escalas etc.). Lectura y representaci ó n de informaci ó n gr á fica. Tiempo de dedicaci ó n estimada: 1H(T) + 1H(P) Vectores  Definici ó n de vector. Operaciones elementales (suma y producto escalar). Representaci ó n en coordenadas. Ejemplos de vectores: traslaci ó n, trabajo y c á lculo de flujo de un fluido. Representaci ó n en bases ortonormales: cartesiana y polar. Ejemplos de representaciones ortonormales: movimiento rectil í  neo y circular. Producto vectorial. Ejemplos de producto vectorial: c á lculo de á reas, relaci ó n entre velocidad angular y lineal, y torque de una fuerza con respecto a un punto. Ecuaciones vectoriales. Ejemplos de ecuaciones vectoriales: equilibrio de fuerzas y torques, adici ó n de velocidades y fuerza de Lorentz. Tiempo de dedicaci ó n estimada: 10H(T) + 3H(P) Cinem á tica de una part í  cula  Cinem á tica en una dimensi ó n. Representaciones gr á ficas. Cinem á tica en dos dimensiones. Movimiento parab ó lico y circular. Movimiento relativo. Tiempo de dedicaci ó n estimada: 12H(T) + 7H(P) Din á mica de una part í  cula  Leyes de Newton. Peso. Fuerza de tensi ó n. Fuerza de un resorte o el á stica. Fuerzas de contacto.  Diagrama de cuerpo aislado. An á lisis del estado de equilibrio. Movimiento bajo la acci ó n de una fuerza constante. Din á mica del movimiento circular. Poleas ideales sin masa. Conceptos de peso y peso aparente. Condiciones de p é rdida de contacto en superficies y de tensi ó n en cuerdas. Din á mica del movimiento en un medio viscoso y oscilador amortiguado. Tiempo de dedicaci ó n estimada: 13H(T) + 9H(P) Propagaci ó n de incertidumbre  Propagaci ó n de incertidumbre en funciones de una y varias variables. Tiempo de dedicaci ó n estimada: 3H(T) + 2H(P) Trabajo y Energ í  a  Definici ó n de Trabajo. Teorema del trabajo y la variaci ó n de la energ í  a cin é tica. Trabajo realizado por una fuerza variable. Potencia. Tiempo de dedicaci ó n estimada: 4H(T) + 2H(P) Estrategias de enseñanza Clases presenciales, clases de problemas y proyectos de campo. Estrategias de evaluación Quices, ex á menes parciales e informes de proyectos. Bibliografía 1.Paul A. Tipler-Mosca, F í  sica para la Ciencia y la Tecnolog í  a ; Volumen 1. Editorial Revert é . 2.Serway-Jewet, F í  sica I Texto basado en c á lculo; Volumen 1. Tercera Edici ó n. Editorial Thomson. 3.R. Resnik, D. Halliday, K. Krane, Physics Volume 1. Fifth edition. Wiley 4.Philip R. Bevington, D. Keith Robinson, Data Reduction and Error Analysis for the Physical Sciences. Third edition.Mc Graw Hill.
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