Programa de la asignaturaMecánica para ingeniería Eléctrica

II-2013

Modalidad TeóricaIntensidad (docencia presencial) 4h/semana, 64h/semestreRequisitos Física I (2000438)Ubicación en el plan de estudios Primer Semestre

Dirigido a:

El curso Mecánica para ingeniería está dirigido especialmente a los estudiantes que hacen parte del plan de estudios de la carrera de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Nacional de Colombia, pero bien puede ser útil a los estudiantes de diferentes ingenierías, distintas a la Ingeniería Mecánica, que requieran para su formación de los principios básicos y aplicaciones de la mecánica de sólidos.

Tipo de contenido:

El curso por ser enfocado a un curso de características muy especiales no abarca todos los temas que tradicionalmente se ven en cursos separados de Estática, Dinámica y Resistencia de materiales, y que para cubrirlos se requiere de tres a cuatro semestres. Se ha hecho entonces una selección de temas en las tres ramas de la mecánica, unos básicos y otros de aplicaciones, que de ser bien apropiados puede permitir la resolución de diferentes problemas de ingeniería y dar la sustentación teórica para la profundización en áreas relacionadas.

Introducción

La mecánica es la ciencia que estudia el efecto que las fuerzas producen sobre los cuerpos. Para su estudio la mecánica se divide en mecánica de sólidos y mecánica de fluidos. La mecánica de sólidos, objeto de este curso, comprende el estudio de los cuerpos rígidos y de los cuerpos deformables. El concepto de cuerpo rígido es teórico, pues todos los cuerpos se deforman al ser sometidos a fuerzas. Sin embargo, desde el punto de vista ingenieril, en muchas aplicaciones se puede suponer que los cuerpos son indeformables, sin introducir errores significativos.

La estática y la dinámica, que estudian el equilibrio y el movimiento de los cuerpos respectivamente, se desarrollan bajo la suposición de que los sólidos son cuerpos rígidos.

Cuando se requiere conocer los cambios dimensionales o de forma, que experimentan los cuerpos sometidos a fuerzas, así como su capacidad para soportarlas, se invoca a la mecánica de los cuerpos deformables o resistencia de materiales. En este primer capítulo se aborda el estudio de los cuerpos en equilibrio, tema de estudio de la estática.

La asignatura se ha organizado en 3 secciones:

La primera de ellas está centrada en el estudio del comportamiento del cuerpo, bajo la acción de fuerzas; los cuales no se mueven y se considera que las deformaciones que se puedan presentar no son significativas para el caso que se analiza por lo cual se pueden despreciar. Este tipo de situaciones corresponden al campo conocido como equilibrio estático, objeto de estudio de la estática.

En la segunda sección se aborda el estudio básico a algunas situaciones en las cuales se tienen cuerpos bajo la acción de fuerzas que pueden no tener movimiento pero las deformaciones que sufren son muy importantes en su análisis. Esta sección se denomina "mecánica de los sistemas deformables" y se dedica al estudio de los conceptos fundamentales de la resistencia de materiales

Como parte final, se adopta como objeto de estudio los casos en los cuales los cuerpos sometidos a la acción de fuerzas, se mueven como resultado de estas acciones, considerándose que las posibles deformaciones que lleguen a presentarse no afectan su movimiento, esta parte corresponde a la dinámica, la cual, a su vez se ha dividido en cinemática y cinética.

Contenido

Primera Parte: ESTÁTICA.

1.1. Fuerzas, momentos y pares de fuerzas: 2DA SEMANA1.1.1 Definición de fuerza1.1.2 Representación de una fuerza que pasa por dos puntos1.1.3 Momento de una fuerza con respecto a un punto1.1.4 Momento de un par de fuerzas

1.2. Equilibrio de partícula. 3RA SEMANA1.2.1 Diagrama de cuerpo libre.1.2.2 Ecuaciones de equilibrio.

1.3. Equilibrio de un cuerpo rígido 4TA SEMANA 9-10 sept 1.3.1 Diagrama de cuerpo libre.

1.3.1 Ecuaciones de equilibrio1.3.2 Casos especiales de equilibrio de un cuerpo rígido

1.4. Estructuras 5TA SEMANA1.4.1 Armaduras1.4.2 Marcos o bastidores1.4.3 Máquinas

1.5. Cables 6TA SEMANA1.5.1 Cables con cargas concentradas1.5.2 Cables con cargas distribuidas1.5.3 Catenaria

1.6. Vigas 7MA SEMANA 2 octv1.6.1 Relación entre la carga, la fuerza de corte y el momento flector

Segunda Parte: RESISTENCIA DE MATERIALES

2.1. Carga axial. 8VA SEMANA2.1.1 Concepto de esfuerzo. Esfuerzo normal, cortante y de aplastamiento.2.1.2 Esfuerzo normal promedio, en barras cargadas axialmente.2.1.3 Ley de Hooke y relación de Poisson.2.1.4 Efectos térmicos.2.1.5 Estructuras estáticamente determinadas e indeterminadas.

2.3. Torsión. 9NA SEMANA2.3.1 Deformación por torsión.2.3.2 Esfuerzo cortante por torsión.2.3.3 Angulo de torsión.2.3.4 Transmisión de potencia.

2.4. Flexión. 10MA SEMANA 2.4.1 Deformación por flexión en vigas. 2.4.2 Esfuerzo normal por flexión.

30 de OctubTercera Parte: DINÁMICA

3.1. Cinemática de cuerpo rígido en movimiento plano. 11AVA SEMANA3.1.1 Tipos de movimientos. 3.1.2 Ecuaciones del movimiento.3.1.3 Rotación alrededor de un eje fijo.

3.2. Cinética del cuerpo rígido en movimiento plano. 12AVA SEMANA3.2.1 Generalidades3.2.2 Rotación alrededor de un eje fijo.3.2.3 Desbalanceo de árboles y máquinas rotatorias.

3.3. Trabajo y Energía 13 AVA SEMANA3.3.1 Ecuación de trabajo y energía3.3.2 Energía cinética en cuerpos rotando alrededor de un eje fijo.3.3.3 Trabajo realizado por fuerzas que actúan sobre un cuerpo3.3.4 Trabajo realizado por pares

27 de noviembre

Evaluación

El curso se evaluará mediante la aplicación de 3 exámenes parciales y un examen final. La distribución de los porcentajes es la siguiente:

Primer Parcial ……………………………20%Segundo Parcial ………………………….20%Tercer Parcial …………………………….20%Parcial final ……………………………...20%Primera tarea…………… ………………....5%Segunda tarea……………….……………...5%Tercera tarea……..…………………………5%Tarea final ………………………………….5%

TOTAL …………………………………...100%

Bibliografía

Beer, Ferdinand. Mecánica vectorial para ingenieros: Estática y Dinámica. 8ª edición. Editorial Mc. Graw-Hill. 2004.

Meriam, J.L. Estática y Dinámica. 5ª edición. Editorial Wiley. 2001. Bedford, Anthony. Ingeniería Mecánica: Estática y Dinámica. 4ª edición. Editorial

Prentice Hall. 2004.Hibbeler, Russell. Ingeniería Mecánica: Estática y Dinámica. 9ª edición. Editorial

Prentice Hall. 2004. Pytel, Andrew. Ingeniería Mecánica: Estática y Dinámica. 2ª edición. Editorial

Thompson. 1999.Hibbeler, Russell. Ingeniería Mecánica: Mecánica de Materiales. 6ª edición. Editorial

Prentice Hall. 2004.Beer, Ferdinand. Mecánica de Materiales. 4ª edición. Editorial Mc. Graw-Hill. 2004.