Profesorado

Francisco Fernández Zacarías

Situación

Prerrequisitos

La asignatura se parte de los conceptos básicos de:
•  Física de primero.
•  Matemática de primero.
•  Dibujo de primero.

Contexto dentro de la titulación

Esta asignatura supone el primer contacto que tienen el alumno con
problemas reales de la ingeniería mecánica: estructuras, cables, transmisiones
por correas, frenos, etc.

El alumno se alcanzará unos conocimiento amplios en Ingeniería
Mecánica, que aplicará tanto en su variante de máquinas (motores, transmisiones
de potencia...) como en la estructural (apoyos eléctricos, casetas para centros
de transformación, cimentaciones...). La Estática Técnica es la primera
asignaturaal respecto que se cursa en la especialidad. Su ubicación en primer
curso le da carácter básico, por dos motivos:
•  El alumno está formando todavía sus hábitos de estudio y
adquiriendo herramientas y métodos de resolución de problemas.
•  Los conocimientos adquiridos se utilizan, de forma directa e
intensa, en la asignatura de segundo curso: “Teoría de Mecanismos y Estructuras”.

Recomendaciones

Para un seguimiento adecuado de la asignatura, se considera que el
alumno debe dominar aspectos fundamentales de física, dibujo y matemáticas

Competencias

Competencias transversales/genéricas

Capacidad de análisis y de síntesis.
Capacidad de organización y planificación.
Resolución de problemas.
Desarrollar el pensamiento algorítmico.
Exponer los razonamientos, cálculos y resultados con claridad.
Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica.

Competencias específicas

• Cognitivas(Saber):

  -  Conocer y evitar las formas inadecuadas de fijar un eslabón o
  inmovilizar un sistema.
  -  Manejar adecuadamente las fuerzas distribuidas y conceptos
  relacionados (centroides).
  -  Identificar los sistemas oscilantes.
  

• Procedimentales/Instrumentales(Saber hacer):

  -  Adquirir capacidad para precisar los diagramas de cuerpo
  libre. En particular sobre cuerpos rígidos, estructuras y máquinas;
  aplicando los principios de la Mecánica e incorporando las hipótesis
  físicas y las aproximaciones matemáticas adecuadas.
  -  Manejar con soltura los métodos gráficos más intuitivos:
  polígonos de fuerzas, de velocidades y de aceleraciones.
  -  Manejar adecuadamente las fuerzas distribuidas y conceptos
  relacionados: centroides y momentos de inercia.
  -  Aplicar los conocimientos adquiridos en la obtención de
  ecuaciones que describan el comportamiento de elementos resistentes:
  estructuras, ejes, vigas y cables.
  -  Aplicar los conocimientos adquiridos en la obtención de
  ecuaciones que describan el funcionamiento de elementos de máquinas:
  cuñas, tornillos, frenos, embragues, correas, etc.
  -  Conocimiento e identificación de sistemas oscilantes.
  

• Actitudinales:

  Expresar con claridad las ideas mecánicas, apoyándose en diagramas y
  gráficos.
  Eficiencia. Minimizar los tiempos improductivos “Disponer enunciados
  previamente”. Plantear la mayor cantidad posible de ejercicios,
  comprendiéndolos pero sin gastar tiempo en un cálculo completo.
  Ser equilibrado. Repartir el esfuerzo entre todos los bloques del
  temario.
  Ser versátil. No limitarse a un único procedimiento de resolución.
  Razonar y comprender, jamás memorizar problemas concretos.
  

Objetivos

El objetivo fundamental es sentar las bases y fomentar el desarrollo de
capacidad analítica para que puedan resolver una gran variedad de problemas de
ingeniería
mecánica, mediante la aplicación de unos pocos principios básicos bien
asimilados.

Otros objetivos que pueden destacarse son los siguientes:
-  Adquirir la capacidad suficiente para precisar adecuadamente
diagramas
de
cuerpo libre. En particular sobre cuerpos rígidos, estructuras y máquinas;
aplicando los principios de la Mecánica e incorporando las hipótesis
físicas y
las aproximaciones matemáticas adecuadas.
-  Dominar los conceptos básicos sobre fuerzas, trabajo y energía.
-  Conocer y evitar las formas inadecuadas de fijar un eslabón o
inmovilizar un
sistema.
-  Manejar adecuadamente las fuerzas distribuidas y conceptos
relacionados.
-  Distinguir claramente los diferentes tipos de solicitación de los
materiales:
tracción-compresión.
-  Aplicar los conocimientos adquiridos en la obtención de ecuaciones
que
describan el comportamiento de elementos resistentes: estructuras, ejes,
vigas y
cables.
-  Aplicar los conocimientos adquiridos en la obtención de ecuaciones
que
describan el funcionamiento de elementos de máquinas: cuñas, tornillos,
frenos,
embragues, correas, etc.
-  Manejar con soltura los métodos gráficos de polígonos de fuerzas.

Programa

Bloque I    ESTÁTICA DEL SÓLIDO RÍGIDO

Tema 1.    Sistemas de fuerzas equivalentes.

1.1.  Las fuerzas: concepto y características.
1.1.1.  Fuerzas concurrentes en el plano. Polígono de Fuerzas.
1.1.2.  Fuerzas concurrentes en el espacio.
1.1.3.  Fuerzas  externas e internas.
1.1.4.  Principio de transmisibilidad. Fuerzas equivalentes.
1.2.  Momentos de una fuerza.
1.2.1.  Momento polar de una fuerza.
1.2.2.  Teorema de Varignon.
1.2.3.  Momento  axial de una fuerza.
1.3.  Par  de  fuerzas.
1.4.  Sistemas de fuerzas y su simplificación.
1.4.1.  Sistemas fuerza-par.
1.4.2.  Sistemas de fuerzas coplanarias.
1.4.3.  Sistemas de fuerzas paralelas no coplanarias.
1.4.4.  Sistemas de fuerzas tridimensionales.


Tema 2.    Equilibrio del cuerpo rígido

2.1.  Diagrama  de cuerpo libre.
2.2.  Reacciones en los apoyos y conexiones  (dos  dimensiones).
2.3.  Equilibrio de un cuerpo rígido en el plano.
2.4.  Reacciones estáticamente indeterminadas.  Ligaduras parciales.
2.5.  Equilibrio de un cuerpo sujeto a dos fuerzas.
2.6.  Equilibrio de un cuerpo sujeto a tres fuerzas.
2.7.  Reacciones en los apoyos  y conexiones (tres dimensiones).
2.8.  Equilibrio de un cuerpo rígido en el espacio.


Tema 3.    Fuerzas distribuidas: centros de gravedad.

3.1.  Fuerzas distribuidas y centros  de  gravedad.
3.2.  Centroides de volúmenes, superficies y líneas.
3.3.  Figuras y cuerpos compuestos. Aproximaciones.
3.4.  Teoremas de Pappus-Guldin.
3.5.  Cargas distribuidas   en   vigas.
3.6.  Cables sometidos a cargas distribuidas.
3.6.1.  Cable parabólico.
3.6.2.  Catenaria.


Bloque II    APLICACIONES FUNDAMENTALES EN LA INGENIERÍA

Tema 4.    Análisis de estructuras: armaduras, entramados y máquinas

4.1.  Definiciones.
4.2.  Tipos de armaduras. Determinación estática.
4.3.  Análisis de armaduras por el método de  los  nudos.
4.4.  Análisis de  armaduras por el método de las secciones.
4.5.  Entramados.
4.6.  Máquinas.


Tema 5.    Rozamiento

5.1.  Tipos de rozamiento. Características del rozamiento en seco.
5.2.  Aplicaciones del rozamiento a las máquinas.
5.2.1.  Cuñas.
5.2.2.  Tornillos.
5.2.3.  Cojinetes de apoyo. Rozamiento en ejes.
5.2.4.  Cojinetes de empuje. Rozamiento en discos.
5.2.5.  Correas planas y trapeciales.
5.3.  Resistencia a la rodadura.


Bloque III    DINÁMICA DEL SÓLIDO RÍGIDO


Tema 6.  Dinámica plana del sólido rígido.
6.1.  Reseña de dinámica de la partícula y sistemas de partículas.
6.2.  Momento angular.
6.3.  Principio de D’Alembert.
6.4.  Trabajo y energía.
6.4.1.  Trabajo de fuerzas y pares.
6.4.2.  Trabajo virtual.
6.4.3.  Teorema de las fuerzas vivas.
6.4.4.  Energía cinética del sólido en movimiento plano.
6.5.  Teorema de los momentos.
6.5.1.  Conservación del momento angular.
6.6.  Principio de los trabajos virtuales.


Tema 7.  Vibraciones mecánicas.
7.1.  Introducción.
7.2.  Vibraciones libres del sólido rígido.
7.3.  Vibraciones forzadas. Rotor desequilibrado.
7.4.  Vibraciones libres amortiguadas.
7.5.  Vibraciones forzadas amortiguadas.
7.6.  Analogías eléctricas.

Actividades

•  Controles de ejercicios periodicos (Cuadernillos de ejercicios).
•  Supervisión directa del trabajo en las tutorías colectivas.
•  Examen final.

Metodología

El temario descansa completamente sobre el texto-base, tanto en teoría
como en problemas. Esto hace innecesario el reparto de listas adicionales
de ejercicios y permite el estudio autodidacta.

Orientaciones metodológicas para el alumno:

-  Se recomienda encarecidamente preparar uno o dos folios, de cada
tema, con los conceptos teóricos  básicos. Los textos de Beer y Riley
traen estos resúmenes ya preparados (unas 40 páginas para toda la
asignatura); aunque siempre será más útil el material preparado por el
propio estudiante.
-  El alumno debe equilibrar su tiempo. No sirve de nada resolver 50
problemas de un tema y ninguno de otro. A tal fin, los ejemplos resueltos
del texto-base constituyen una magnífica batería de problemas: breve,
completa y representativa del nivel exigido.
-  Plantee la mayor cantidad posible de ejercicios, pero no gaste su
tiempo en solucionar por entero cada problema.
-  Aplique distintos procedimientos para resolver un mismo problema,
y reflexione qué método le ha resultado más ventajoso.
-  Bajo ningún concepto intente memorizar ejercicios.

Distribución de horas de trabajo del alumno/a

Nº de Horas (indicar total): 112,5

• Clases Teóricas:  
• Clases Prácticas:  
• Exposiciones y Seminarios:  
• Tutorías Especializadas (presenciales o virtuales):
  • Colectivas:  
  • Individules:  
• Realización de Actividades Académicas Dirigidas:
  • Con presencia del profesorado:  
  • Sin presencia del profesorado:  
• Otro Trabajo Personal Autónomo:
  • Horas de estudio: 112,5  
  • Preparación de Trabajo Personal:  
  • ...
     
• Realización de Exámenes:
  • Examen escrito: 6  
  • Exámenes orales (control del Trabajo Personal): 0  

Técnicas Docentes

No procede

Criterios y Sistemas de Evaluación

Examen Final:

El examen final consta problemas de acorde con el temario de la asignatura
y se permite el uso del libro de texto de la asignatura. Los problemas
propuestos tienen una o más de las siguientes características:
-  se han de aplicar conocimientos de varios temas,
-  se requieren herramientas matemáticas avanzadas,
-  son sistemas complejos (con muchos eslabones),
-  presentan soluciones múltiples,
-  la resolución es necesariamente larga implican deducciones
simbólicas.

Recursos Bibliográficos

TEXTO BASE

Beer, F.P. y Johnston, E.R.   MECÁNICA VECTORIAL PARA INGENIEROS (dos
tomos).
Ed. McGraw-Hill, 6ª edición.
Edición actualizada de un un libro clásico en la docencia de la
Mecánica. Cubre todo el programa de la asignatura. Es un texto excelente,
muy
didáctico, diseñado para ser autosuficiente. Dispone de una gran cantidad
de
ejemplos resueltos paso a paso, más de mil quinientos problemas propuestos
(la
mayoría de ellos con el resultado final), resúmenes de los temas y guías
metodológicas para la resolución de problemas. Con profusión de
ilustraciones y
facilidad de lectura.

TEXTOS-BASE ALTERNATIVOS

Meriam, J.L. y Kraige, L.G.   MECÁNICA PARA INGENIEROS (dos
tomos). Ed. Reverté, 3ª edición, 1998.
Este libro también puede ser utilizado como texto base en la
preparación de la asignatura. Los comentarios elogiosos realizados al
texto de
Beer se le aplican igualmente. El tratamiento matemático es algo más
fuerte. El
nivel medio y la variedad de los problemas también es mayor.

Riley, W.F. y Sturges, L.D.   INGENIERÍA MECÁNICA (dos
tomos).  Ed. Reverté.
Un segundo texto alternativo como libro-base, igualmente excelente.

MATERIAL BÁSICO ADICIONAL

-  Documentación de Aula Virtual:
-  Colección de transparencias por temas o bloques.
-  Listado de exámenes anteriores.
-  Listados de ejercicios para resolución en clase.
-  Colección de ejercicios resueltos.

TEXTOS-BASE ALTERNATIVOS con carácter específico

Vázquez, M. y López, E.    MECÁNICA PARA INGENIEROS   Ed. Noela
Una edición en un solo tomo, mucho más económica, y sin embargo de
gran
calidad. Merecen destacarse los interesantes problemas sobre estructuras,
vigas
y fuerzas internas.