Mecánica Clásica I
Hoja de Materia:
DATOS GENERALES:
| Descripción: | Este curso representa una guía de comprensión y aplicación de los principios fundamentales de la mecánica newtoniana para un sistema de partículas. Deben tratarse en detalle problemas de gran importancia en la Física: Principios de conservación generales y problemas particulares tales como movimiento en un campo gravitacional, problemas de masa variable, problemas con fuerzas disipativas como tiro parabólico y oscilador armónico, dinámica de cuerpo rígido y sistemas de referencia no inerciales. |
| Seriación y Correlación: | Subsecuentes: Física General I y Ecuaciones Diferenciales Ordinarias. |
| Consecuentes: Mecánica Clásica II. | |
| Objetivo: | |
| Objetivos específicos: | |
| Horas totales del curso: | (90) horas presenciales + (70) horas de autoestudio=160 horas totales |
| Créditos: | 10 créditos |
REVISIONES Y ACTUALIZACIONES:
| Academia: | Academia de mecánica clásica |
| Autores o Revisores: | Dr. José Luis Saucedo Cardeña, Dr. Javer Fernando Chagoya Saldaña y Dr. Julio César López Domínguez |
| Fecha de actualización por academia: | 22 de marzo de 2022 |
| Sinopsis de la revisión y/o actualización: | Se incluye explictamente el tema de Solución en polares r(q) al potencial central gravitacional. Se incluye el subtema de transferecnia de orbitas. Se quitan los temas de oscilaciones lineales y no lineales para un curso de física ondulatoria. Se quitan los temas de Problema de Kepler y el problema inverso. Ecuación de Kepler. Solución aproximada de la ecuación de Kepler. |
PERFIL DESEABLE DEL DOCENTE:
| Disciplina profesional: | Doctor en física o área afin |
| Experiencia docente: | Experiencia profesional docente mínima de dos años a nivel licenciatura en física o carreras afines |
ÍNDICE TEMÁTICO:
| TEMA: | SUBTEMA |
| Mecánica newtoniana para un sistema de partículas | El centro de masas.Dinámica del centro de masas.Momento lineal.Conservación del momento lineal.Sistemas de masa variable.Torca (momento de fuerza).Momento angular.Conservación del momento angular.Conservación de energía. |
| Ley de gravitación universal | Potencial gravitatorio.Líneas de fuerza y superficies equipotenciales. . Potencial gravitatorio de una esfera hueca. |
| Movimiento en un campo de Fuerzas centrales. | Masa reducida.Teoremas de conservación.Integrales primeras de movimiento.Ecuaciones de movimiento.Órbitas en un campo central.Energía centrífuga y potencial efectivo.Movimiento planetario. Solución en polares r(q) al potencial central gravitacionalTransferencia de Orbitas |
| Cinemática de colisión entre dos partículas | Choques elásticos.Sistemas de coordenadas del centro de masa y del laboratorio.Cinemática de los choques elásticos.Secciones eficaces.Fórmula de dispersión de Rutherford. |
| Sistemas de referencia no inerciales | Sistemas de coordenadas giratorias.Fuerza de Coriolis y centrífuga.El movimiento en relación a la Tierra. |
| Dinámica de sistemas rígidos | Tensor de inercia.Momento cinético.Ejes principales de inercia. Momentos de inercia para distintos sistemas de coordenadas del cuerpo. Otras propiedades del tensor de inercia.Ángulos de Euler. |
BIBLIOGRAFIA
| Principal: | Stephen T. Thorton y Jerry B. Marion. “Classical Dynamics of Particles and Systems”. Cengage Learning; 5a edición (2003).Walter Greiner. “Classical Mechanics. Systems of particles and Hamiltonian dynamics”. Springer-Verlag, 2003.H. Goldstein, C. Poole y J. Safko. “Mechanics”. Third Edition. Addison-Wesley. 2001. |
| Enlaces digitales: |
| Complementaria: | Keith R. Symon. “Mechanics”. Third edition. Addison Wesley, 1971.Joseph Norwood, Joseph Norwood (Jr), Hernando Prado R. “Mecánica clásica a nivel intermedio”. Prentice Hall, 1981.G. R. Fowles, “Analytical Mechanics”, Holt, Rinehart & Winston, N. Y. USA, 1962. |
PLANEACIÓN EDUCACIONAL:
| Competencias generales: | Capacidad de abstraer, analizar, sintetizar, describir y explicar la dinámica de sistemas en términos de conceptos, teorías y principios físicos. Adquirir la capacidad creativa para la resolución de problemas físicos utilizando como herramienta las matemáticas. Tener la habilidad del trabajo en equipo e individual. Capacidad de autoaprendizaje. |
| Competencias específicas: | Plantear, analizar, y resolver problemas físicos, tanto teóricos como experimentales, mediante la utilización de métodos numéricos, analíticos o experimentales.Identificar los elementos esenciales de un sistema complejo para realizar las aproximaciones necesarias y construir modelos simplificados los cuales ayudarán a analizar y entender la dinámica del sistema.Verificar el ajuste de modelos a la realidad e identificar el dominio de validez.Demostrar una compresión profunda de los conceptos de la física clásica.Manejar nuevas herramientas matemáticas para construir teorías físicas.Describir la dinámica de sistemas físicos utilizando el formalismo lagrangiano y hamiltoniano de la mecánica clásica. |
CONTRIBUCIÓN AL PERFIL DE EGRESO:
| CONOCIMIENTO: | HABILIDADES: | VALORES: |
| Tener una comprensión profunda de los conceptos, métodos y principios fundamentales de la mecánica clásica. Deducir, conocer y saber aplicar la formulación lagrangiana y hamiltoniana de la mecánica clásica. Las estrategias para el logro de los aprendizajes a través del pensamiento complejo. Las metodologías básicas para la indagación y el descubrimiento en procesos de investigación. | Construir modelos simplificados que describan una situación o sistema complejo, identificando sus elementos esenciales y efectuando las aproximaciones necesarias para simplificarlo. Operar e interpretar expresiones simbólicas. Adquirir habilidades sobre los procesos de aprendizaje y autorregularlos para desarrollar la capacidad de aprender por sí mismo. | Tener hábitos de trabajo necesarios para el desarrollo de la profesión tales como el rigor científico, el autoaprendizaje y la perseverancia. Actuar con responsabilidad, honradez y ética profesional, manifestando conciencia social de solidaridad y justicia. Mostrar tolerancia en su entorno social, aceptando la diversidad humana. Desarrollar un mayor interés por aquellos problemas cuya solución sea de beneficio social y el medio ambiente |
ESTRATEGIAS PEDAGÓGICAS:
| Estrategias de enseñanza: | Estrategias de aprendizaje: |
| -El docente explicará y desarrollará el formalismo matemático, la teoría y presentará ejemplos en las clases presenciales o virtuales. -El docente presentará los procedimientos y métodos típicos para resolver los problemas. -El docente motivará a los estudiantes para trabajar de manera individual y en equipo. -El docente promoverá la discusión de temas, resolución de preguntas y problemas en clase en un ambiente de cordialidad. | -El alumno deberá asistir al menos a un 80% de las clases presenciales o virtuales impartidas. -El estudiante trabajará en forma individual y/o por equipo en la comprensión de conceptos y la resolución de problemas. -El estudiante desarrollará mapas conceptuales y mentales de la formulación lagrangiana y hamiltoniana de la mecánica clásica. -El estudiante contestará preguntas o resolverá problemas individualmente para exponer en clase y discutir con sus compañeros. -El estudiante asistirá a asesorías para resolver dudas sobre la teoría o sobre la solución de problemas. |
PROPUESTA DE CRITERIOS DE EVALUACIÓN:
| Criterio de evaluación: | Porcentaje: |
| Tres exámenes parciales Tareas Exposiciones Participación en clase Asistencia | 60% 25% 5% 10% 0% |