PROGRAMA ANALÌTICO

1. CARACTERIZACIÓN DE LA ASIGNATURA

La Estática es un pilar donde se asienta el estudio de la Mecánica, la cual es la primera

ciencia analítica, ocupa conceptos fundamentales, métodos analíticos y las analogías

de la mecánica que se encuentran en casi todas las ramas de la ingeniería. Se centra

en el estudio de partículas y cuerpos en equilibrio, resultantes de sistemas de fuerzas,

análisis estructural, centros de gravedad, donde la estructura o bastidor de la máquina

es susceptible de ser analizada mediante las ecuaciones de equilibrio que proceden del

análisis estático, al conocer las cargas externas bajo las cuales está siendo sometido,

los tipos de apoyo y las dimensiones generales que debe cubrir. Permite determinar las

fuerzas y los momentos que se generan en los diferentes elementos estructurales de un

sistema isostático y además aporta con modelos matemáticos, que junto con las

condiciones de compatibilidad permiten resolver sistemas hiperestáticos. Temas que

requieren conocimientos previos de física general, geometría, trigonometría, vectores

en 2D y 3D, relacionando con la Dinámica y Mecánica de Materiales, aportando en

conjunto al Diseño de Elementos de Máquinas competencia fundamental del Ingeniero

Mecatrónico.

2. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA O MÓDULO

Desarrollar la capacidad de priorizar de manera argumentada las aplicaciones de la

mecánica newtoniana para la determinación de las fuerzas y momentos que se

presentan en los diferentes elementos estructurales en función de las cargas externas

aplicadas, y la posición de las mismas para comenzar un desarrollo en el diseño y

selección de materiales para la construcción.

3. CONTENIDOS(LISTADOS)

- Introducción (Operaciones vectoriales)

- Equilibrio de una partícula

- Resultante de un sistema de fuerzas

- Equilibrio de un cuerpo rígido

- Análisis estructural (armaduras)

- Centros de gravedad y centroide

4. METODOLOGÍA

El estudiante-profesor caracterizará a la metodología en V como una alternativa

para la transformación de la práctica docente.

Las actividades de estudio pretenderán conceptualizar una propuesta, a partir

de la identificación del problema planteado con sus especificaciones y

requerimientos, seguido del desarrollo del DCL para trabajar con las ecuaciones

de equilibrio que recurrentemente surgen en la actividad del estudiante-profesor

y así encontrar soluciones viables.

5. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

Describir cómo evalúa (pasos, instrumentos)

Rubrica de deberes.

6. BIBLIORAFÍA

BÀSICA:

Hibbeler, R. C., (2010). Ingeniería Mecánica. Estática (12th ed.), México:

Pearson Educación.

COMPLEMENTARIA:

Hibbeler, R. C., (2011). Mecánica de Materiales, (8th ed.), México: Pearson

Educación.

Bedford, A. Fowler, W., (2008). Mecánica para Ingeniería. Estática (5th ed.),

México: Pearson Edición.

RECOMENDADA:

Beer, P. F. Johston, E. R. Clausen, W. E., (2007). Mecánica Vectorial par

Ingenieros. Estática (8th ed.), China: McGraw-Hill.

DIRECCIONES ELECTRÓNICAS:

Básica http://www.pearsoneducacion.net/hibbeler Actualizado a febrero 2, 2012 Recomendada

SÍLABO

1. INFORMACIÓN GENERAL

FACULTAD/DEPARTAMENTO: Facultad de Ciencias de la Ingeniería

CARRERA: Ingeniería Mecatrónica

Asignatura/Módulo: Estática Código: 0619-552

Prerrequisitos: Física General, Trigonometría, Matemáticas Superior. Número de Créditos: 3

Correquisitos: Calculo diferencial

Área Académica: Ingeniería Mecánica Nivel: 2 do

Período académico: ABRIL- AGOSTO 2016

DOCENTE:

Nombre: Alexy F. Vinueza Lozada Grado académico o título profesional:

e-mail: alexy.vinueza@ute.edu.ec

- Ingeniero Mecánico. - Magister Diseño, Producción y Automatización Industrial

Breve reseña de la actividad académica y/o profesional 1. Diseñador de procesos de manufactura y de matrices para el desarrollo de partes estampadas automotrices en chapa metálica en

METALTRONIC para GENERAL MOTORS Y MARESA [2006-2010]. 2. Ingeniero de proyectos en TERMOINGENIERÍA en el diseño de sistemas de Refrigeración Industrial y Aire Acondicionado [2010-2011] 3. Diseñador de turbinas para generación hidroeléctrica en HIDROZAMORA [2011-2012] Profesor en la Universidad Tecnológica Equinoccial por 4 años en las carreras de Ingeniería Mecatrónica, Industrial y Alimentos, dictando las asignaturas de Diseño Industrial, Mantenimiento, Tecnología de materiales, Modelamiento de Sistemas Dinámicos. Actualmente en la Carreras de Ingeniería en Mecatrónica dictando las asignaturas de Estática, Mecánica de Materiales, Tecnología de Manufactura y Automatización de Sistemas de Manufactura.

2. RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA CARRERA

Resultados del Aprendizaje de la Carrera a los que tributa la asignatura Esta sección se debe llenar entre el Coordinador y el responsable de Área o en su lugar el Jefe Departamental.

Desarrollar y explicar el comportamiento estático de los cuerpos de una manera organizada y lógica con un enfoque a problemas ilustrados, con énfasis en el diagrama de cuerpo libre para posteriormente realizar un análisis matemático al problema planteado.

Resolver problemas planteados de similar complejidad visto en clase, donde determinaran las variables del caso para así encontrar las incógnitas de un sistema estructural mecánico.

3. RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASINATURA

Resultado del Aprendizaje de la asignatura o módulo El estudiante será capaz de:

Forma de evidenciarlo

Identifica el cuerpo a analizar, bosquejándolo aislado de su entorno, mostrando las dimensiones y ángulos relevantes y los vectores de todas las cargas externas que actúen sobre el mismo (Diagrama de Cuerpo Libre, DCL).

Identifica el cuerpo a analizar, aislándolo de su entorno. Elabora el DCL correspondiente, y traza un sistema de coordenadas apropiado.

Expresa las cargas externas en función de los vectores unitarios correspondientes al sistema de coordenadas de referencia, y aplica las ecuaciones de equilibrio pertinentes que resuelven el estado de carga isostático.

Determina las variables geométricas implicadas en el análisis de cargas. Expresa todas las cargas en forma vectorial. Determina las cargas desconocidas del problema isostático. Todo mediante el desarrollo del DCL y las ecuaciones.

Aplica las hipótesis para diseñar armaduras no convencionales. Determina las fuerzas que actúan en todos los elementos de una armadura.

Caracteriza los elementos de una armadura y los representa en DCL. Identifica las juntas especiales simplificando los estados de carga. Reconoce la junta con el menor número de incógnitas y calcula las fuerzas axiales de cada elemento de la armadura.

Calcula la posición del centro de masa, centro de gravedad y centroide de secciones transversales. Calcula los momentos de inercia y radios de giro de una sección transversal.

Define en sus palabras los conceptos de centro de masa, centro de gravedad y centroide. Determina la ubicación del centro de gravedad y centroide para un sistema de partículas discretas y en cuerpos rígidos. Determina los momentos de inercia y radios de giro de una sección transversal.

4. UNIDADES TEMÁTICAS

CONTENIDOS SESION (HORA CLASE)

TAREAS PREVIAS/LECTURAS OBLIGATORIAS (Que el estudiante debe realizar antes de la sesión)

Unidad 1.- Introducción

Presentación

Operaciones vectoriales. Unidad 2.- Equilibrio de una partícula

Condiciones para el equilibrio de una partícula.

Diagrama de cuerpo libre.

1 (3 horas)

Lectura: - Lectura páginas 18 - 78 de la Estática de Hibbeler. - Lectura páginas 85-93 de la Estática de Hibbeler. Actividades en clase: - Repaso de vectores y unitarios - Realizar DCL de una partícula en 2D - Realizar un repaso de los sistemas de unidades Tareas enviadas: Ejercicios 2.60 ; 2.84 ; 2.138 ; 2.143 para la próxima clase Ejercicios del 3.1 al 3.44. (Escogiendo 10)

Realización de ejercicios de DCL.

Sistema de Fuerzas coplanares

Sistema de Fuerzas tridimensionales

2 (3 horas)

Lectura: - Lectura páginas 103-107 de la Estática de Hibbeler. Actividades en clase: - Realizar ejercicios de equilibrio de una partícula, mediante

ecuaciones de equilibrio en 2D. - Realizar DCL de una partícula en 3D - Realizar ejercicios de equilibrio de una partícula, mediante

ecuaciones de equilibrio en 3D. Tareas enviadas: Ejercicios del 3.45 al 3.69. (Escogiendo 10)

Realización de ejercicios de Fuerzas tridimensionales.

Unidad 3.- Resultantes de Sistemas de Fuerzas

Momento de una fuerza.

Momento de una fuerza respecto de un eje específico

3 (3 horas)

Lectura: - Lectura páginas 117-130 de la Estática de Hibbeler. - Lectura páginas 139-153 de la Estática de Hibbeler. Actividades en clase: - Realizar ejercicios de equilibrio de una partícula, mediante

ecuaciones de equilibrio en 3D. - Realizar análisis de conceptos de momentos de una fuerza y

calcular en 2D y 3D Tareas enviadas: Puestas en la sesión 4 Ejercicios del 4.1 – 4.71. (Escogiendo 15)

Ejercicios de momento de una fuerza y de momento de una fuerza respecto de un eje específico.

Momento de un par.

Simplificación de un sistema de fuerza y par.

4 (3 horas)

Lectura: - Lectura páginas 148-165 de la Estática de Hibbeler. Actividades en clase: - Realizar un repaso y ejercicios de momentos respecto a un eje

específico. - Realizar análisis de momentos de par con las simplificaciones de

estos sistemas con fuerzas y pares. - Realizar ejercicios Tareas enviadas: Ejercicios del 4.72 – 4.141 (Escogiendo 10)

Evaluación medio Bimestre

Carga simple distribuida.

5 (3 horas)

Lectura: - Lectura páginas 183-197 de la Estática de Hibbeler. Actividades en clase: - Realizar prueba bimestral - Realizar análisis de cargas distribuidas. - Realizar ejercicios Tareas enviadas: Ejercicios del 4.142 – 4.161 (escogiendo 10)

Ejercicios de carga simple distribuida.

Unidad 4.- Equilibrio de un cuerpo rígido

Condiciones para el equilibrio de un cuerpo rígido.

6 (3 horas)

Lectura: - Lectura páginas 199-210, 214-223 de la Estática de Hibbeler. Actividades en clase: - Realizar análisis de cuerpos rígido y su DCL y ecuaciones de

equilibrio en 2D. - Realizar ejercicios Tareas enviadas: Ejercicios del 5.1-5.10 (escogiendo 5)

Ejercicios de cuerpo rígido.

Evaluación. Prueba Bimestral

7 (3 horas)

Lectura: - Lectura páginas 214-223 de la Estática de Hibbeler. Actividades en clase: - Realizar ejercicios - Realizar Prueba bimestral Tareas enviadas: Ejercicios del 5.11 – 5.21 (escogiendo 5)

Elementos de dos y tres fuerzas.

Tipos de apoyos y sus reacciones en 2D.

8 (3 horas)

Lectura: - Lectura páginas 202-203 de la Estática de Hibbeler. - Lectura páginas 224-225 de la Estática de Hibbeler. Actividades en clase: - Realizar análisis de 2 y 3 fuerzas. - Realizar análisis de tipos de soportes en 2D. - Realizar ejercicios Tareas enviadas: Ejercicios del 5.21-5.62 (escogiendo 10)

Tipos de apoyos y sus reacciones en 3D.

Ejercicios de reacciones.

9 (3 horas)

Lectura: - Lectura páginas 202-203 de la Estática de Hibbeler. Actividades en clase: - Realizar análisis de tipos de soportes en 3D. - Realizar ejercicios Tareas enviadas: Ejercicios del 5.63-5.87 (escogiendo 10)

Unidad 5.- Análisis Estructural

Armaduras simples

Realizar ejemplos de armaduras simples

Método de nodos

10 (3 horas)

Lectura: - Lectura páginas 263-265 de la Estática de Hibbeler. Actividades en clase: - Realizar análisis de las fuerzas en los elementos de una

armadura. - Realizar DCL de armaduras. - Entregar reglas para realizar el puente con espagueti. Tareas enviadas: Estudio para diseñar un puente.

Elementos de fuerza cero

Ejercicios con método de nodos y fuerza cero

Trabajo integral de diseño del puente.

11 (3 horas)

Lectura: - Lectura páginas 265-271 de la Estática de Hibbeler. Actividades en clase: - Realizar análisis por el método de nodos y elementos de fuerza

cero. - Realizar ejercicios Tareas enviadas: Revisión de las aplicaciones. Ejercicios del 6.1 – 6.30 (escogiendo 10)

Método de secciones.

Evaluación medio Bimestre

12 (3 horas)

Lectura: - Lectura páginas 290-293 de la Estática de Hibbeler. Actividades en clase: - Realizar análisis por el método de secciones y armaduras. - Realizar ejercicios. - Realizar prueba bimestral Tareas enviadas: Revisar ejercicios resueltos del libro guía.

Realizar ejercicios con método de secciones.

13 (3 horas)

Lectura: - Lectura páginas 290-309 de la Estática de Hibbeler. Actividades en clase: - Realizar ejercicios. Tareas enviadas: Ejercicios del 6.31 – 6.64 (escogiendo 10)

Bastidores y máquinas.

Realizar ejercicios de bastidores y máquinas.

14

(3 horas)

Lectura: - Lectura páginas 294-309 de la Estática de Hibbeler. Actividades en clase: - Análisis del efecto del pasador y DCL de los sistemas - Realizar ejercicios. Tareas enviadas: Ejercicios del 6.31 – 6.64 (escogiendo 10).

Unidad 6.- Centro de gravedad y centroide.

Centro de gravedad, de masa y centroide de cuerpos de formas regulares.

Realizar ejercicios

Evaluación de Examen Bimestral

Entrega de notas.

15 (3 horas)

Lectura: - Lectura páginas 784-786 de la Estática de Hibbeler. Actividades en clase: - Analizar los conceptos de centro de gravedad, centro de masa y

centroide. Tareas enviadas: Graficar el centro de gravedad de ejercicios fundamentales 9.1 – 9.4 Ejercicios: 9.1; 9.3; 9.9; 9.11

Se podrán omitir las unidades si las particularidades de la asignatura así lo determinan.

5. VALORES Y ACTITUDES QUE SE DESARROLLAN EN LA ASINATURA:

- Cumple con el horario establecido y se muestra puntual (hora de ingreso a clase según el Reglamento del Estudiante). - Aplica honradez intelectual, cita referencias bibliográficas (según norma APA), presenta resultados fiables, presenta trabajos

individuales critico-propositivos. Todo trabajo en el que se compruebe fraude será severamente castigado, inclusive podría llegar a ser motivo de la pérdida automática del semestre (Código de Ética de la Universidad).

- Muestra respeto hacia las autoridades, docentes, compañeros y personal administrativo, de seguridad y de servicios. - Si es detectada la poca o ninguna participación en las actividades grupales de algún miembro de los equipos de trabajo y esto no es

reportado por ellos mismos, se asumirá complicidad de ellos y serán sancionados con la nota de cero en todo el trabajo final. - En todo momento y lugar dentro o fuera del horario de formación, se exigirá del estudiante: - Respeto a quién esté en uso de la palabra, es decir, esperando a que el moderador/profesor le permita hablar. - Tolerancia a puntos de vista distintos a los suyos, siempre que estos se encuadren en las normas de la ética profesional. - Reconocer el valor y la importancia de los instrumentos, equipos, mobiliario e instalaciones dentro del Campus Universitario, de forma

que, los mantiene en óptimas condiciones de limpieza, operación y funcionamiento. - Restringir el uso de los equipos informáticos y el uso de internet a las tareas establecidas por el profesor. - Mantener equipos electrónicos, tales como, celulares, reproductores y similares, que puedan interrumpir el normal desenvolvimiento

de la clase correctamente apagados y guardados. - Cumplir con los tiempos programados y entrega de proyectos en la fecha establecida. No se aceptarán solicitudes de postergación. - Se exige puntualidad, no se permitirá el ingreso de los estudiantes con retraso. Esto significa según el reglamento del estudiante

pasado los 10 minutos de la hora de inicio fijada. - Una vez iniciada la clase no se permitirá la salida y el reingreso de ningún estudiante salvo situaciones excepcionales. - Como norma de convivencia y por respeto a los demás, está terminantemente prohibido el uso del celular e ingerir alimentos o bebidas

en el aula de clase. - El respeto en las relaciones docente- alumno y alumno-alumno será exigido en todo momento, esto será de gran importancia en el

desarrollo de las discusiones en clase. Respeto a la palabra de las otras personas. Esto significa que cuando una persona habla los demás atienden y que lo que diga debe ser respetado en todo momento.

- El profesor actuará como un facilitador, por lo tanto, es obligación de los estudiantes traer preparados los temas correspondientes a cada sesión, de manera que puedan establecerse intercambio de opiniones sobre los temas tratados.

- En los trabajos se deberán incluir las citas y referencias de los autores consultados (de acuerdo a normativas aceptadas, v. g. APA). Si un plagio es evidenciado, podría ser motivo de la separación del curso del o los involucrados.

- En las exposiciones de los estudiantes por grupos, deberán, intervenir todos los integrantes y las ayudas pedagógicas queda al buen criterio de cada grupo.

- Si es detectada la poca o ninguna participación en las actividades grupales de algún miembro de los equipos de trabajo y esto no es reportado por ellos mismos, se asumirá complicidad de ellos y serán sancionados con la nota de cero en todo el trabajo final (implica la pérdida del curso) dado el peso ponderado del trabajo en la nota final.

- Los trabajos y exámenes producto de la copia o plagio, serán automáticamente anulados. - Es obligatorio documentar en el portafolio del estudiante todas las actividades de aprendizaje (pruebas, trabajos fuera de clase, trabajos

dentro de clase, anotaciones…..), el mismo que deberá ser presentado al finalizar el semestre.

6. ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS:

- La introducción a cada nuevo capítulo, tema o subtema del curso estará siempre a cargo del docente mediante conversatorios, encuentros magistral dialogada y estudios de caso para lo que se requerirá de manera obligatoria la preparación previa de parte del estudiante.

- El refuerzo al conocimiento teórico se lo realizará mediante aplicaciones prácticas en la resolución de problemas propuestos, ya sea del libro de texto, de fuentes bibliográficas afines o estudio de casos reales durante las horas clase o de trabajo autónomo.

- Mediante consultas y resolución de problemas prácticos efectuados en horas de trabajo autónomo, se relacionará el fundamento teórico, matemático y las aplicaciones industriales existentes o posibles que se puedan proporcionar.

- En resumen las principales estrategias metodológicas que se usarán son las siguientes: 1. Conversatorios. 2. Magistral dialogada. 3. Resolución de problemas. 4. Estudio de caso. 5. Trabajo en grupos.

Exposiciones en grupos de estudiantes sobre diseño y construcción de prototipos.

7. RECURSOS:

- Documentos y material bibliográfico digitalizado

- Equipos y materiales de laboratorio - Pizarra y marcadores - Proyector de video - Laboratorio de Software (Laboratorio de Software (Utilitarios de acuerdo a la materia) - Plataforma Virtual

8. ESCENARIOS O AMBIENTES DE APRENDIZAJE (aulas, laboratorios museos, campo virtual, visitas técnicas…)

- Aula designada

9. EVALUACIÓN:

(Los estudiantes deben conocer con antelación, los criterios con los que se evaluará cada actividad educativa y tomará en cuenta que la evaluación

es continua; ésta es la comprobación de los objetivos o resultados de aprendizaje planteados.)

%

Trabajos fuera de clase: individual o colectiva 20

Talleres o trabajos grupales en clase 10

Participación en clase- control de lecturas 20

Exposiciones (presentaciones profesionales)

Pruebas 40

Tareas integradoras 10

Otros (especifique)

TOTAL 100%

FIRMA DEL DOCENTE RESPONSABLE APROBADO POR: