Programa Fisica I

Contenidos Analíticos:

Módulo 1

La Física como ciencia experimental. La Física en la Ingeniería. Poder de predicción de
las leyes que gobiernan a los fenómenos físicos. La Matemática como herramienta de
expresión.

Introducción del concepto: Sistema Físico. Introducción de las magnitudes que definen su
estado de movimiento. Magnitudes fundamentales, unidades. Introducción de la idea de
modelo. Modelo de partícula. Reconocimiento de las interacciones entre el sistema físico
y su entorno. Conceptos: Fuerza y cantidad de movimiento. Sistema inercial de referencia.

Diferenciación entre sistema de referencia y sistema de coordenadas.
Leyes de Newton. Impulso y cantidad de movimiento. Conservación de la cantidad de
movimiento. Aplicaciones de las Leyes de Newton en una dimensión. Reconocimiento de
fuerzas de contacto y de acción a distancia. Fuerzas fundamentales de la Naturaleza.
Diferenciación entre modelos macroscópicos y microscópicos. Fuerza de roce y atracción
gravitatoria. Cuerdas ideales. Sistemas con vínculos. Fuerzas como función de la posición
y del tiempo.

Utilización de las Leyes de Newton para predecir la posición y el estado de movimiento de
la partícula. Influencia de las condiciones iniciales. Cinemática lineal. Descripción gráfica
del movimiento lineal. Ecuaciones del movimiento. Aplicación al movimiento uniforme y al
uniformemente acelerado: Caída libre. Movimiento en una dimensión con aceleración
variable.

Movimiento en el plano. Aplicación de las Leyes de Newton en dos dimensiones:
Dinámica del movimiento circular. Movimiento en una circunferencia vertical.
Coordenadas sobre la trayectoria: Aceleración normal y tangencial. Movimiento de un
proyectil. Leyes de Kepler. Movimiento en un campo central. Movimientos relativos.
Movimientos periódicos. Movimiento armónico simple. Equilibrio. Equilibrio estable e
inestable.

Introducción de los conceptos Energía y Trabajo. Teorema de Trabajo y Energía. Fuerzas
conservativas y no conservativas. Energía potencial. Energía potencial gravitatoria y
elástica. Conservación de la energía. Conservación de la energía mecánica. Potencia.
Sistemas de partículas. Dinámica de un sistema de partículas. Centro de masa. Cantidad
de movimiento de un sistema de partículas. Sistemas de coordenadas con origen en el
centro de masa. Cantidad de movimiento con referencia a ese sistema. Energía cinética
de un sistema de partículas. Trabajo de las fuerzas interiores. Energía interna de un
sistema de partículas.

Módulo 2

Cantidad de movimiento angular (Momento angular o momento cinético). Momento de
una fuerza (Torque). Teorema Impulso angular-Cantidad de movimiento angular.
Conservación de la cantidad de movimiento angular. Movimiento en un campo central.
Momento angular de un sistema de partículas. Momento angular de un sistema de
partículas referido al centro de masas.

Cuerpo rígido. Movimiento de rotación. Cinemática de la rotación. Rotación con
aceleración constante. Carácter vectorial de las variables que describen las rotaciones.

Relación entre las características cinemáticas lineales y angulares en el movimiento
circular. Dinámica de la rotación respecto de un eje fijo. Momento de inercia. Cálculo.
Radio de giro. Teorema de Steiner. Dinámica de la rotación respecto de un eje que se
traslada paralelo a sí mismo: rodadura sin deslizamiento. Equilibrio rotacional.
Energía cinética de rotación de un sólido rígido. Trabajo y potencia para el movimiento
circular. Energía cinética para la rotación-traslación combinada. Predicción de la
interconversión de energía y de los cambios de la energía mecánica total del sistema.
Tópicos optativos de mecánica: Precesión y giróscopo. Movimiento armónico amortiguado
y forzado. Resonancia. Movimiento armónico de rotación. Péndulo físico y de torsión.
Centro de oscilación.

Nociones de elasticidad estática. Esfuerzos y deformaciones específicas. Relación
Esfuerzo-Deformación. Módulo de elasticidad. Ley de Hooke. Módulo de torsión. Módulo
de compresibilidad.

Fluidos. Modelo de fluido ideal. Presión de un fluido. Ley de equilibrio. Principio de Pascal.
Teorema General de la Hidrostática. Principio de Arquímedes. Unidades de presión.
Barómetro y manómetro. Superficie libre de un líquido. Tensión superficial. Coeficiente de
tensión superficial. Hidrodinámica. Flujo estacionario. Ecuación de continuidad. Teorema
de Bernoulli. Aplicaciones: Sustentación dinámica.
Tópicos optativos de fluidos: Formación de gotas. Elevación capilar. Exceso de presión en
burbujas. Movimiento turbulento. Resistencia de presión. Número de Reynolds.
Viscosidad. Coeficiente de viscosidad. Flujo laminar en tubos cilíndricos. Ley de
Poiseuille. Ley de Stokes.

Introducción del concepto de temperatura. Temperatura y energía molecular. Equilibrio
térmico. Ley cero de la Termodinámica. Termómetro. Escalas termométricas. Variables
termodinámicas. Calor y trabajo como procesos de transferencia de energía. Energía
interna. Primer Principio de la Termodinámica. Aplicaciones: Dilatación de sólidos y
líquidos. Esfuerzos de origen térmico. Transiciones de fase. Calorimetría. Flujo de energía
por diferencia de temperatura.

Aplicación del primer principio a gases. Modelo de gas ideal. Dilatación de gases. Ley de
Boyle-Mariotte y Gay-Lussac. Transformaciones de gases ideales. Ecuación de estado de
un gas ideal. Cambios isotérmicos y adiabáticos. Modelo de gas real. Isotermas de un gas
real. Diagrama de Andrews. Superficie PVT para un gas real. Ecuación de Van der Waals.
Procesos reversibles e irreversibles. Máquinas térmicas. Ciclo de Carnot. Rendimiento.
Enunciados del Segundo Principio de la Termodinámica. Teorema de Carnot. Escala
Kelvin de temperatura. Noción de entropía.

Bibliografía

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