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    Descripción del curso

    • PRERREQUISITOS Y CONOCIMIENTOS PREVIOS RECOMENDADOS

      Se recomienda haber cursado la asignatura Física de primer curso y poseer conocimientos básicos de Física y Matemáticas.

       

      DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA ASIGNATURA

      La asignatura Física Aplicada a la Ingeniería aborda el conocimiento, compresión, de los principios y leyes generales de la Física en Teoría de Campos y Operadores Diferenciales, Mecánica de Fluidos, Mecánica de Hilos y Cables y Vibraciones Mecánicas, así como su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería. El seguimiento presencial de la asignatura facilita el aprendizaje.

       

      OBJETIVOS: CONOCIMIENTOS Y CAPACIDADES

       Objetivos generales y transversales:

      • Profundizar en los conceptos fundamentales de física.
      • Adquirir los conocimientos básicos y necesarios para abordar asignaturas que el alumno cursará posteriormente en el ámbito de la ingeniería agroforestal.
      • Romper la barrera entre la teoría que se estudia y la realidad experimental a la que puede aplicarse.
      • Ejercitar las técnicas de resolución de problemas y casos prácticos de aplicación directa de los temas desarrollados en las clases teóricas.
      • Usar correctamente los métodos matemáticos como herramienta imprescindible.

       

      Objetivos específicos:

      Tema 1. Teoría de campos y operadores diferenciales

      • Diferenciar los conceptos de campo escalar y campo vectorial, y conocer sus propiedades.
      • Conocer los operadores diferenciales, y su aplicación.
      • Aprender el cálculo de flujo y circulación de un campo vectorial, y aplicación de los teoremas correspondientes.
      • Distinguir los conceptos de potencial escalar y potencial vector, y conocer las técnica para su cálculo.

      Tema 2. Mecánica de fluidos

      • Distinguir fluidos reales e ideales, y su comportamiento.
      • Aprender las ecuaciones fundamentales de la estática y la dinámica de fluidos (Euler y Helmholtz).
      • Saber establecer las ecuaciones del movimiento de un fluido en una conducción (Teorema de Benoulli, ecuación de continuidad, Torricelli).
      • Determinar: presión, velocidad y cota en cualquier punto de un fluido.
      • Representar Líneas de altura total y línea de altura piezométrica.
      • Conocer los tipos de movimiento de un fluido en relación a su variación espacial y temporal (permanente, variable, uniforme).
      • Conocer la fuerza que ejerce el fluido sobre un área plana y saber calcular su centro de empuje. Aplicación: diques y compuertas.

      Tema 3. Mecánica de hilos

      • Conocer los conceptos de hilo y tensión
      • Saber establecer las condiciones de equilibrio de un hilo.
      • Saber aplicar las condiciones de equilibrio de un hilo al caso particular de fuerzas paralelas: catenaria y puente colgante.
      • Resolver problemas de equilibrio de hilos. Aplicación a los tendidos eléctricos.
      • Estudiar el equilibrio de un hilo sobre superficies lisas y superficies rugosas: aplicación a cabrestantes.

      Tema 4. Vibraciones mecánicas

      • Distinguir los movimientos armónico y no armónico.
      • Identificar las fuerzas que actúan sobre un sistema vibrante.
      • Clasificar las vibraciones en función de la presencia o ausencia de amortiguamiento y de estímulos externos.
      • Saber deducir la ecuación diferencial que rige el movimiento en cada tipo de vibración.
      • Analizar los distintos movimientos vibratorios desde el punto de vista energético.
      • Conocer los efectos resonantes y su trascendencia y aplicación en el ámbito de la ingeniería.
      • Saber diseñar amortiguadores para evitar la transmisión de vibraciones.

       

      COMPETENCIAS

      Generales y transversales:

      Que los estudiantes tengan la capacidad de:

      • Análisis y síntesis, razonamiento crítico y resolución de problemas.
      • Transmitir con claridad y rigor información, ideas, problemas y soluciones de forma oral y escrita
      • Reunir e interpretar datos relevantes y emitir juicios/li>
      • Trabajo en equipo
      • Desarrollo de habilidades de aprendizaje para emprender estudios posteriores.
      • Conocimiento, gestión y uso de las tecnologías de la información y la comunicación.
      • Aplicar los conocimientos adquiridos a la práctica de la ingeniería agraria.

       

      Específicas:

      • Conocimiento, compresión, de los principios y leyes generales de la Física en Teoría de Campos y Operadores Diferenciales y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.
      • Conocimiento, compresión, de los principios y leyes generales de la Física en Mecánica de Fluidos y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.
      • Conocimiento, compresión, de los principios y leyes generales de la Física en Teoría de Mecánica de Hilos y Cables y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.
      • Conocimiento, compresión, de los principios y leyes generales de la Física en Vibraciones Mecánicas y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.

       

      MATERIAL DOCENTE

      La asignatura se imparte mediante clases presénciales, complementadas con presentaciones power point. Se realizan ejercicios prácticos y resolución de problemas.

      El alumno dispone de las plataformas aulaweb y moodle con material docente y cuestionarios que permiten la autoevaluación

      El Universo Mecánico. (1992). California Institute of Technology. 52 videos.

      Recomendados: Lección 16: movimiento armónico; L.17: resonancia; L.18: ondas

       

      ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN O TAREAS PRÁCTICAS

      La asignatura se evalúa mediante un examen final escrito. Se valora la asistencia a clase, los problemas resueltos entregados y cuestionarios realizados (moodle) con un máximo del 20% de la nota.

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    Programa

    • 1. Teoría de Campos y Operadores Diferenciales

      • Campos escalares. Campos vectoriales
      • Gradiente de un campo escalar. Divergencia de un campo vectorial; laplaciano escalar; rotacional de un campo vectorial; laplaciano vector; doble rotacional
      • Flujo de un vector a través de una superficie; teorema de Gauss-Ostrogradski; Circulación de un vector a través de una curva; teorema de Stokes
      • Teoremas del gradiente, de la divergencia y del rotacional
      • Campos irrotacionales. Potencial escalar
      • Campos solenoidales. Potencial vector

       

      2. Mecánica de Fluidos

      • Generalidades y definiciones
      • Ecuación general vectorial de la estática de fluidos
      • Principio de Pascal
      • Empuje de una masa líquida sobre una superficie plana. Presas. Compuertas
      • Ecuación general de la dinámica de fluidos. Ecuación de Euler
      • Ecuación de continuidad
      • Torbellino
      • Ecuación general de la dinámica de fluidos en función del torbellino. Ecuación de Helmholtz.
      • Teorema de Bernoulli
      • Fluidos reales. Viscosidad. Flujos laminar y turbulento. Ley de Poisuille. Ley de Stokes

       

      3. Mecánica de Hilos y Cables

      • Conceptos fundamentales.
      • Ecuación vectorial del equilibrio de hilos.
      • Ecuaciones cartesianas
      • Ecuaciones intrínsecas
      • Equilibrio de hilo en el caso de fuerzas conservativas.
      • Equilibrio de hilos en el caso de fuerzas paralelas: parábola de puente colgante; catenaria.
      • Equilibrio de hilos sobre superficies lisas.
      • Equilibrio de hilos sobre superficies rugosas: cabrestantes.

       

      4. Vibraciones Mecánicas: Aplicaciones a la Ingeniería.

      • Generalidades.
      • Ecuación diferencial general del movimiento de las vibraciones mecánicas.
      • Vibraciones libres sin amortiguamiento.
      • Vibraciones libres amortiguadas: amortiguamiento supercrítico, crítico y subcrítico. Estudio energético.
      • Vibraciones forzadas sin amortiguamiento.
      • Resonancia, fenómenos de batimiento.
      • Vibraciones forzadas con amortiguamiento. Aplicaciones a desequilibrios rotatorios.
      • Transmisión de vibraciones. Coeficiente de transmisibilidad.

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    Bibliografía

    • BIBLIOGRAFÍA GENERAL

      • B-B-001. Amaya, J.M. (1988) “Problemas de mecánica teórica y aplicada”. E.T.S.I. Agrónomos.
      • B-B-002. Amaya, J.M.; Carbonell, M.V.; Gómez, J.M.; Martínez, E.; Rodríguez, E. (1998) “100 Problemas de Física Aplicados a la Ingeniería”. E.T.S.I. Agrónomos.
      • B-B-003. Beer, F.; Johnston, J.J. (2005) “Mecánica vectorial para ingenieros”. 5ª Edición. Ed. Mc Graw-Hill.
      • B-B-004. Lea, S. M.; Burke, J.R. (1999). “Física. La naturaleza de las cosas. Vol. I y II”. International Thomson Editores.
      • B-B-005. Riley, W.F.; Sturges, L.D. (1996) “Ingeniería mecánica. Tomo I. Estática. Tomo II. Dinámica”. Ed. Reverté.S.A.
      • B-B-006. Tipler, P.A. (1992). “Física. Tomos I y II”.3ª Edición. Ed. Reverté.
      • B-B-007. Tipler, P.A., Mosca, G. (2005). “Física para la ciencia y la tecnología”.” 5º Edición. Ed. Reverté

       

      BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA

      • B-B-008. Bastero, J. (1982) “Curso de Mecánica”. Ediciones Universidad de Navarra
      • B-B-009. Hutte (1987) “Manual del Ingeniero (fundamentos teóricos). Tomos I y II”. Ed. Gustavo Gili.
      • B-B-010. Lafita, F.; Mata, H.(1968). “Introducción a la teoría de las vibraciones mecánicas”. Ed. Labor.
      • B-B-011. Landau, Lifshitz (1986) “Mecánica de fluidos. Vol. 6” Reverté.
      • B-B-012. Çencel, Y. A.; Cimbala, J.M. (2006) “Mecánica de fluidos. Fundamentos y aplicaciones”. Mc Graw_Hill Interamericana.
      • B-B-013. White, F.M. (2008). “Mecánica de fluidos e hidráulica” Ed. Mc Graw-Hill (colección Schaum).
      • B-B-014. Scala, J.J. (1988) “Mecánica de Fluidos”.6 Edición. Mc Graw-Hill

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    Material de clase

    • Tema 1. Teoría de Campos y Operadores Diferenciales

      • MC-F-001. Teoría de Campos y Operadores Diferenciales (PDF).
        Presentación Power Point.
      • MC-F-002. Momentos de inercia (PDF).
        Resumen de los conceptos fundamentales de centros de gravedad y momentos de inercia aplicables a la resolución de integrales lineales, dobles y triples.
      • MC-F-003. Centros de gravedad y momentos de inercia (PDF).
        Prentación en Power Point de los centros de gravedad y momentos de inercia de figuras geométricas conocidas. Aplicación a resolución de integrales.

       

      Tema 2. Mecánica de Fluidos

      • MC-F-004. Estática de Fluidos (PDF).
        Presentación Power Point del tema.
      • MC-F-005. Dinámica de Fluidos (PDF).
        Presentación Power Point del tema.

       

      Tema 3. Mecánica de Hilos y Cables

      • MC-F-006. Mecánica de Hilos (PDF).
        Presentación en Power Point del tema Mecánica de Hilos.

       

      Tema 4. Vibraciones Mecánicas: Aplicaciones a la Ingeniería.

      • MC-F-007. Vibraciones Mecánicas (PDF).
        Presentación Power Point. Contiene: conceptos básicos de vibración y movimiento armónico simple. Clasificación de las vibraciones: vibraciones libres sin amortiguamiento, vibraciones libres amortiguadas, vibraciones forzadas sin amortiguamiento, vibraciones forzadas amortiguadas. Transmisión de vibraciones. Conceptos básicos de movimiento ondulatorio.
      • MC-F-008. Teoría Vibraciones Mecánicas (PDF).
        Resumen del tema.

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    Ejercicios, Proyectos y casos

    • Tema 1. Teoría de Campos y Operadores Diferenciales

      • EP-F-001. Problemas Resueltos Teoria de Campos (PDF)
        Problemas Resueltos Teoría de Campos y Operadores Diferenciales.

       

      Tema 2. Mecánica de Fluidos

      • EP-F-002. Unidades Presión (PDF)
        Dos ejercicios prácticos de cambio de unidades.
      • EP-F-003. Bernoulli-Continuidad (PDF)
        Ejercicio de aplicación del Teorema de Bernoulli y la ecuación de Continuidad. Cálculo de altura piezométrica y total en dos puntos de una tubería de distinta sección.
      • EP-F-004. Problemas Resueltos Mecánica de Fluidos (PDF)
        Probemas Resueltos Mecánica de Fluidos.

       

      Tema 3. Mecánica de Hilos y Cables

      • EP-F-005. Problemas Resueltos Mecánica de Hilos (PDF)

       

      Tema 4. Vibraciones Mecánicas: Aplicaciones a la Ingeniería.

      • EP-F-006. Problemas resueltos Vibraciones (PDF)

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    Otros recursos

    • Tema 1. Teoría de Campos y Operadores Diferenciales

      Animaciones:

      • OR-F-001. Líneas de Campo
        Muestra las líneas de campo y superficies equipotenciales correspondientes al campo eléctrico.

       

      Tema 3. Mecánica de Hilos y Cables:

      Curiosidades:

      • OR-F-001. Puente-túnel Oresund (PDF)
        Presentación y detalles constructivos del Puente-Túnel Oresund, medio de comunicación entre las ciudades de Copenhague (Dinamarca) y Malmö (Suecia) a través del estrecho Oresund.

       

      Tema 4. Vibraciones Mecánicas: Aplicaciones a la Ingeniería

      Animaciones:

      • OR-F-002. Movimiento Circular (m.a.s)
        Se demuestra que una componente del movimiento circular uniforme describe un movimiento armónico simple.
      • OR-F-003. Movimiento Vibratorio
        Se ilustra y compara el movimneto armónico simple de un sistema masa-muelle con el de un cilindro que oscila.
      • OR-F-004. Movimiento Amortiguado Vibratorio
        El factor de amortiguación se puede controlar con un botón deslizante. El factor máximo de amortiguamiento es de 100 y corresponde al amortiguamiento crítico .
      • OR-F-005. Movimiento Vibratorio Forzado
        Oscilador armónico forzado por una fuerza armónica, la frecuencia y el factor de amortiguación del oscilador se pueden modoficar. .

       

      Material audiovisual:


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    Autores del material

    • Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos


      Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos

      Departamento de Física y Mecánica de la Ingeniería Agroforestal.
      Mª Victoria Carbonell Padrino

      Profesora Titular de Universidad

      		  
      Elvira Martínez Ramírez

      Profesora Titular de Universidad

      		  
      Mercedes Flórez García

      Profesora Titular de Escuela Universitaria