Profesorado

Francisco Fernández Zacarías

Antonio Illana Martos

Situación

Prerrequisitos

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

Competencias

Competencias específicas

• Cognitivas(Saber):

  -  Conocer y evitar las formas inadecuadas de fijar un eslabón o
  inmovilizar un sistema.
  

• Procedimentales/Instrumentales(Saber hacer):

  -  Manejar adecuadamente las fuerzas distribuidas y conceptos
  relacionados (centroides).
  -  Identificar los sistemas oscilantes.

Objetivos

Breve descripción del contenido (BOE):
Mecánica aplicada. Aplicaciones al sólido rígido, estructuras y mecanismos
de
la ingeniería.

Objetivos propios de la asignatura:
Nuestro objetivo fundamental es el de sentar los cimientos y desarrollar
la
capacidad analítica para resolver una gran variedad de problemas de
ingeniería, mediante la aplicación de unos pocos principios básicos bien
asimilados.
Otros objetivos que pueden destacarse son los siguientes:
-  Conseguir la capacidad de establecer con precisión modelos del
sistema
real del tipo “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 matemática
adecuadas.
-  Dominar los conceptos básicos sobre fuerzas.
-  Conocer y evitar las formas inadecuadas de anclar un eslabón o
rigidizar un sistema.
-  Manejar adecuadamente las fuerzas distribuidas y conceptos
relacionados (centroides).
-  Aplicar los conocimientos adquiridos en la obtención de ecuaciones
que
describan el comportamiento de estructuras 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.

Objeto de la asignatura dentro de la titulación:
El ingeniero técnico en Electricidad debe tener unos conocimientos 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 asignatura al 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”.

Pero esta asignatura también tiene carácter técnico, como indica su
nombre. Es
el primer contacto que tienen los alumnos con problemas reales de la
ingeniería mecánica: estructuras, cables,transmisiones por correas,
frenos,
etc.

Secuencias entre asignaturas:
Asignaturas previas:  ‘Física I’
Asignaturas posteriores:   ‘Teoría de Mecanismos y Estructuras’

Programa

Contenido General del Programa

El programa de la asignatura se articula en tres bloques, con un total de
7 temas:
I.  Estática del sólido rígido.
II.  Aplicaciones fundamentales en la Ingeniería.
III.  Dinámica del sólido rígido.
Los 3 primeros temas forman el bloque I, en el que se desarrollan los
conceptos fundamentales de la Estática y el principio del equilibrio. Este
principio se aplica después, en los dos temas que constituyen el bloque
II,  a
una amplia gama de problemas fundamentales en la Técnica Mecánica. El
bloque
III sigue profundizando en la Dinámica, cuyo estudio se inició en la
Física
General (aplicado a la partícula y sistemas de partículas).

Temas    (las horas incluyen teoría y problemas)

Bloque I  ESTÁTICA DEL SÓLIDO RÍGIDO
Tema 1.     Sistemas de fuerzas equivalentes.  (6 h)
Tema 2.     Equilibrio del cuerpo rígido. (5 h)
Tema 3.     Fuerzas distribuidas: centros de gravedad. (6 h)

Bloque II  APLICACIONES FUNDAMENTALES EN LA INGENIERÍA
Tema 4.    Análisis de estructuras: armaduras, entramados y máquinas.
(7
h)
Tema 5.    Rozamiento. (5 h)

Bloque III  DINÁMICA DEL SÓLIDO RÍGIDO
Tema 6.     Dinámica plana del sólido rígido. (8 h)
Tema 7.    Vibraciones Mecánicas. (5 h)


PROGRAMA  DESARROLLADO

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

Resolución de problemas.

Metodología

Esta asignatura deja de impartirse.

Examen final

Distribución de horas de trabajo del alumno/a

Nº de Horas (indicar total): 112,5

• Clases Teóricas: 21  
• Clases Prácticas: 10,5  
• Exposiciones y Seminarios: 3  
• Tutorías Especializadas (presenciales o virtuales):
  • Colectivas: 3  
  • Individules: 2,1  
• Realización de Actividades Académicas Dirigidas:
  • Con presencia del profesorado: 7,5  
  • Sin presencia del profesorado: 16  
• Otro Trabajo Personal Autónomo:
  • Horas de estudio: 39,5  
  • Preparación de Trabajo Personal: 8  
  • ...
     
• Realización de Exámenes:
  • Examen escrito: 4  
  • Exámenes orales (control del Trabajo Personal):  

Criterios y Sistemas de Evaluación

Examen Final:

El examen final consta problemas de acorde con el temario 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

Existe una excelente bibliografía sobre Mecánica que cubre adecuadamente
el programa.

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.

- 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.