Mecánica, equilibrio de rotación y traslación, oscilaciones libres y amortiguadas, elasticidad, Ondas, sonido, acústica, transferencia energía

1. Tema 1: Equilibrio estático – condiciones, fuerzas y sumatorias en el plano.
2. Tema 2: Equilibrio dinámico y torque – relación entre torque, momento de inercia y aceleración angular.
3. Tema 3: Aplicaciones de equilibrio – problemas de estabilidad, apoyo y distribución de cargas.

• Actividad 1: Construcción de una viga con masas y apoyo para verificación de equilibrio estático. Descripción breve: medir masas, distancias y calcular sumas de fuerzas y torques. Puntos clave: diagramas de cuerpo libre, ecuaciones de equilibrio. Aprendizajes: habilidad para identificar condiciones de equilibrio y verificar resultados experimentalmente.
• Actividad 2: Medición de torques con dinamómetro y polea. Descripción breve: ajustar masas, medir fuerzas y momentos. Puntos clave: relación entre torque y aceleración angular. Aprendizajes: comprender la influencia de la distribución de masa en el equilibrio dinámico.
• Actividad 3: Experimento de balanceo de objetos mediante variación de apoyos. Descripción breve: calibrar apoyos para lograr equilibrio y observar cambios en estabilidad. Puntos clave: efectos de elásticos y fricción. Aprendizajes: análisis de condiciones de estabilidad y límites de equilibrio.
• Actividad 4: Resolución de problemas de equilibrio en la vida real. Descripción breve: casos prácticos (estante cargado, escala de pesaje). Puntos clave: diagramas de cuerpo libre y generalización de condiciones. Aprendizajes: aplicación conceptual a situaciones cotidianas.

La evaluación se alinea con el OBJETIVO GENERAL y los OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

• Resolución de ejercicios de equilibrio estático y dinámico (40%) – evalúa O1 y O2.
• Informe de laboratorio con análisis de experimentos de torques y fuerzas (35%) – evalúa O2 y la aplicación de conceptos.
• Cuestionario corto de conceptos y problemas prácticos (25%) – evalúa O1 y O3.

4 semanas

1. Tema 1: Centro de masa – definición, cálculo en sistemas de partículas y cuerpos rígidos.
2. Tema 2: Velocidad angular y momento angular – conceptos, unidades y relaciones con la rotación.
3. Tema 3: Conservación del momento lineal y angular – condiciones, ejemplos y limitaciones.

• Actividad 1: Cálculo del centro de masa de un sistema de masas en una regla. Descripción breve: usar coordenadas y fórmulas de centro de masa, comparar con mediciones experimentales. Puntos clave: precisión numérica y asunciones de masas puntuales. Aprendizajes: localizar el centro de masa y su influencia en el movimiento.
• Actividad 2: Experimento con un brazo de palancas y ruedas para medir velocidad angular y momento angular. Descripción breve: variación de velocidad y seguimiento de la conservación. Puntos clave: relación L = I?. Aprendizajes: observar conservación del momento angular en giros.
• Actividad 3: Colisiones elásticas e inelásticas simuladas o con objetos simples. Descripción breve: medir velocidades antes y después, aplicar conservación del momento lineal. Aprendizajes: aplicar el concepto de conservación en interacciones.

Evaluación de la unidad orientada a los objetivos:

• Problemas de centro de masa y conservación (40%) – O1, O2.
• Ejercicios de momento angular y conservación del momento lineal (35%) – O2, O3.
• Informe breve de laboratorio y discusión de resultados (25%) – O1, O3.

4 semanas

1. Tema 1: Oscilaciones libres – ecuación de movimiento, soluciones sin amortiguamiento.
2. Tema 2: Oscilaciones amortiguadas – coeficiente de amortiguamiento, decaimiento exponencial y periodo aparente.
3. Tema 3: Métodos experimentales para extraer periodo y amortiguamiento – análisis de datos y errores.

• Actividad 1: Ensayo de muelle-masa para oscilaciones libres. Descripción breve: medir periodo para diferentes rigideces y masas. Puntos clave: relación T = 2??(m/k). Aprendizajes: identificar factores que afectan el periodo.
• Actividad 2: Registro de oscilaciones con amortiguamiento: decaimiento de la amplitud. Descripción breve: muelle con amortiguador, graficar A(t). Puntos clave: exponencial decaída, constante de amortiguamiento. Aprendizajes: entender la influencia de la amortiguación en la amplitud.
• Actividad 3: Análisis de datos experimentales para determinar periodo y amortiguamiento (fitting). Descripción breve: usar herramientas simples para ajustar curvas y obtener constantes. Puntos clave: incertidumbres y ajuste de datos. Aprendizajes: manejo de datos y evaluación de resultados.

La evaluación comprende:

• Problemas de oscilaciones libres y amortiguadas (40%) – O1, O2.
• Informe de laboratorio con análisis de periodos y coeficiente de amortiguamiento (35%) – O2, O3.
• Cuestionario conceptual (25%) – O1 y O3.

4 semanas

1. Tema 1: Ley de Hooke – deformación, constante elástica y trabajo realizado.
2. Tema 2: Elasticidad de resortes en serie y paralelo – combinación de constantes.
3. Tema 3: Módulos de elasticidad y límites elásticos – interpretación física y aplicaciones.

• Actividad 1: Ensayo con resortes simples y en serie/paralelo. Descripción breve: medir deformación con diferentes cargas y calcular constantes equivalentes. Puntos clave: suma de deformaciones, equivalencia de resortes. Aprendizajes: aplicación deHooke y combinaciones de resortes.
• Actividad 2: Análisis de tensiones en materiales simples por carga controlada. Descripción breve: medir deformaciones y estimar módulo de Young. Puntos clave: relación entre tensión y deformación. Aprendizajes: entender el comportamiento elástico y límites.
• Actividad 3: Problemas prácticos de elasticidad en objetos cotidianos. Descripción breve: estimar deformaciones en objetos comunes (muñecas, resortes, varillas). Puntos clave: aplicar Hooke a casos reales. Aprendizajes: transferencia del concepto a situaciones reales.

Evaluación orientada a los objetivos:

• Problemas de Hooke y deformación (40%) – O1.
• Ejercicios sobre resortes en serie/paralelo (30%) – O1 y O2.
• Informe de laboratorio y discusión de límites elásticos (30%) – O3.

4 semanas

1. Tema 1: Propagación de ondas mecánicas – conceptos y ecuaciones básicas (v = f?).
2. Tema 2: Ondas transversales y longitudinales – características y ejemplos.
3. Tema 3: Medición de velocidad y longitud de onda en experimentos simples.

• Actividad 1: Experimento con cuerdas para observar ondas transversales. Descripción breve: generar ondas y medir v, f y ?. Puntos clave: relación v = f?. Aprendizajes: comprensión de la dependencias entre variables.
• Actividad 2: Ondas longitudinales con tubos y columnas de aire. Descripción breve: observar diferencias de velocidades y longitudes de onda. Puntos clave: diferencias de modos. Aprendizajes: distinguir tipos de ondas y sus parámetros.
• Actividad 3: Análisis de datos experimentales para estimar la velocidad en diferentes medios. Descripción breve: comparar resultados con teoría. Puntos clave: errores y su influencia en ? y v. Aprendizajes: manejo de datos y validación de modelos.

Evaluación centrada en los objetivos:

• Problemas de ondas y cálculos de v, f y ? (40%) – O1 y O3.
• Clasificación y ejemplos de ondas transversales/longitudinales (30%) – O2.
• Informe de laboratorio con interpretación de resultados (30%) – O3.

4 semanas

1. Tema 1: Sonido, frecuencia y tono – relación entre frecuencia y percepción auditiva.
2. Tema 2: Intensidad sonora y nivel de sonido (dB) – cálculo y escalas de medida.
3. Tema 3: Factores ambientales y perceptivos que afectan la calidad sonora.

• Actividad 1: Medición de frecuencia y tono con fuentes sonoras simples. Descripción breve: registrar frecuencias y comparar con la percepción. Puntos clave: tono perceptible vs frecuencia real. Aprendizajes: relación entre frecuencia y tono.
• Actividad 2: Cálculo de niveles de intensidad en distintos entornos (aula, pasillo, sala). Descripción breve: usar sonómetros y comparar resultados. Puntos clave: formulación L = 10 log10(I/I0). Aprendizajes: cuantificar la intensidad y comprender diferencias espaciales.
• Actividad 3: Análisis de factores que afectan la calidad sonora en un entorno concreto (capacidad de absorción, reverberación). Descripción breve: discutir mejoras posibles. Puntos clave: reflexión y absorción. Aprendizajes: comprender el impacto del entorno en la experiencia sonora.

Evaluación orientada a los objetivos:

• Exámenes cortos sobre conceptos de frecuencia, tono e intensidad (40%) – O1 y O2.
• Problemas de cálculo de niveles de sonido (30%) – O2.
• Informe de laboratorio con análisis de entorno acústico (30%) – O3.

4 semanas

1. Tema 1: Reflexión y reverberación – conceptos básicos, tiempo de reverberación y diseño de recubrimientos.
2. Tema 2: Interferencia – patrones de llegada de ondas y distribución de la intensidad.
3. Tema 3: Resonancia – frecuencias propias, efectos en dispositivos y espacios.

• Actividad 1: Medición de tiempo de reverberación en diferentes salas. Descripción breve: usar micrófono y señal de impulse response para estimar T60. Puntos clave: dependencia de la geometría y materiales. Aprendizajes: relacionar acústica con diseño de espacios.
• Actividad 2: Experimento de interferencia con fuentes simples para observar patrones de interferencia. Descripción breve: comparar superposición de ondas en diferentes posiciones. Puntos clave: constructive y destructive interference. Aprendizajes: entender cómo la superposición afecta el sonido.
• Actividad 3: Análisis de resonancia en una cuerda o tubo. Descripción breve: identificar frecuencias propias y su efecto en dispositivos prácticos. Puntos clave: resonancia y control de vibraciones. Aprendizajes: seguridad y diseño de sistemas resonantes.

Evaluación basada en objetivos:

• Elaboración de un informe sobre reverberación y diseño acústico (40%) – O1 y O3.
• Problemas de interferencia y resonancia (35%) – O2.
• Examen corto sobre conceptos de reflexión y diseño de espacios acústicos (25%) – O1.

4 semanas

1. Tema 1: Conversión de energía en sistemas mecánicos – CIN, CEP y energía disipada.
2. Tema 2: Amortiguación y eficiencia – modelos de amortiguación y su impacto en la transferencia de energía.
3. Tema 3: Aplicaciones prácticas – mecanismos simples, resortes y amortiguadores.

• Actividad 1: Estudio de un sistema resorte-masa con amortiguamiento. Descripción breve: medir energía cinética y potencial durante el movimiento y evaluar pérdida de energía. Puntos clave: conservación de energía con disipación. Aprendizajes: identificar pérdidas y eficiencia de transferencia.
• Actividad 2: Análisis experimental de amortiguadores en un sistema de tipo muelle-absorbedor. Descripción breve: observar decaimiento y estimar coeficiente de amortiguamiento. Puntos clave: relación entre amortiguación y tasa de decaimiento. Aprendizajes: interpretar resultados en función de la eficiencia.
• Actividad 3: Optimización de una transferencia de energía en un sistema mecánico simple (p. ej., masa unido a un resorte con amortiguación). Descripción breve: proponer ajustes para maximizar la transferencia y reducir pérdidas. Puntos clave: diseño y evaluación de mejoras. Aprendizajes: aplicación de conceptos a la ingeniería básica.

Evaluación centrada en los objetivos:

• Problemas de conversión de energía y análisis de pérdidas (40%) – O1 y O2.
• Experimentos para estimar amortiguación y eficiencia (35%) – O2 y O3.
• Actividad de diseño y presentación de mejoras (25%) – O3.

4 semanas