Universitat Internacional de Catalunya
Mecánica
Otras lenguas de impartición: catalán, inglés
Profesorado
Presentación
Parte de la Bioingeniería se basa en los conocimientos de la Física de medios continuos y la Mecánica, permitiendo delimitar y resolver problemas clínicos. Por lo tanto, la Mecánica es un área de conocimiento fundamental que el alumno ha de conocer en profundidad para que los pueda aplicar a la resolución de problemas dentro del campo de la Bioingeniería.
Requisitos previos
Ninguno.
Objetivos
- Definir y utilizar con propiedad la terminología de la Mecánica en la Ingeniería.
- Exponer los principios físicos básicos sobre los que se basa la Mecánica.
- Aplicar la cinemática y la dinámica a casos simples.
- Resolver problemas de equilibrio estático.
- Identificar el centro de masas de un cuerpo o dispositivo.
- Diferenciar y calcular los momentos de inercia de elementos planos y volumétricos.
- Introducir los conceptos básicos de la Biomecánica y la Resistencia de Materiales.
- Favorecer el trabajo en equipo y la discusión de ejercicios en el ámbito de la Ingeniería y su aplicación clínica.
Competencias/Resultados de aprendizaje de la titulación
- CB2 - Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio
- CB3 - Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética
- CE2 - Saber aplicar los conceptos básicos sobre las leyes generales de la mecánica y la biomecánica para la resolución de problemas propios del ámbito de la Bioingeniería
- CE4 - Tener visión espacial y saber aplicar las técnicas de representación gráfica, tanto por métodos tradicionales de geometría métrica y geometría descriptiva, como mediante las aplicaciones de diseño asistido por ordenador.
- CG4 - Resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicación y transmisión de conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la Bioingeniería.
- CG5 - Realizar cálculos, valoraciones, tasaciones, peritaciones, estudios, informes, planes de labores y otros trabajos análogos.
- CT3 - Saber comunicarse de forma oral y escrita con otras personas sobre los resultados del aprendizaje, de la elaboración del pensamiento y de la toma de decisiones; participar en debates sobre temas de la propia especialidad
- CT4 - Ser capaz de trabajar como miembro de un equipo interdisciplinar, ya sea como un miembro más o realizando tareas de dirección, con la finalidad de contribuir a desarrollar proyectos con pragmatismo y sentido de la responsabilidad, asumiendo compromisos teniendo en cuenta los recursos disponibles
- CT6 - Detectar deficiencias en el propio conocimiento y superarlas mediante la reflexión crítica y la elección de la mejor actuación para ampliar dicho conocimiento.
Resultados de aprendizaje de la asignatura
Al finalizar el curso, el estudiante deberá ser capaz de:
- Entender los principios básicos de la cinemática, dinámica y energía.
- Trabajar con sistemas de fuerzas en 2D y en 3D.
- Obtener sistemas de fuerzas y pares equivalentes.
- Identificar estructuras isoestáticamente determinadas, sabiendo calcular las reacciones en sus uniones y apoyos.
- Calcular centros de gravedad de superficies y de volúmenes en dos y en tres dimensiones.
- Aplicar los conocimientos de centros de gravedad para resolver problemas con cargas distribuidas.
- Aplicar los conocimientos de centros de gravedad para resolver problemas de superficies planas.
- Aplicar los conocimientos de centros de gravedad para calcular la superficie externa y el volumen de piezas de revolución.
- Entender y explicar qué son los momentos de inercia, el momento polar de inercia, los productos de inercia, los ejes principales de inercia y los momentos principales de inercia.
- Calcular los momentos y productos de inercia de superficies y de masas, respecto de cualquier eje o punto.
- Determinar los ejes principales de inercia centrados en un punto determinado, y los momentos de inercia asociados.
- Utilizar el círculo de Mohr.
- Resolver problemas de equilibrio que involucren fuerzas de rozamiento.
- Aplicar las condiciones de equilibrio estático a sistemas y casos particulares en los que se produzcan fuerzas de rozamiento, analizando las condiciones de equilibrio del sistema.
- Desarrollar habilidades y técnicas que facilitan en trabajo en grupo.
- Organizar un equipo de trabajo de pequeñas dimensiones con una finalidad claramente determinada.
- Evaluar su propio trabajo y el trabajo de sus compañeros.
- Analizar el funcionamiento del equipo y valorar posibles mejoras.
Contenidos
1. Introducción a la Física
1.1. Unidades (unidades fundamentales, unidades derivadas y factores de conversión).
1.2. Vectores (vector unitario, suma vectorial, producto vectorial).
1.3. Cinemática (movimiento rectilíneo y circular).
1.4. Dinámica (leyes de Newton, cantidad de movimiento, impulso, diagrama del sólido libre, fricción).
1.5. Energía (energía potencial, energía cinética, energía mecánica y conservación de la energía).
1.6. Rozamiento.
2. Mecánica Vectorial
2.1. Momento de un sistema tridimensional de fuerzas respecto a un punto.
2.2. Momento de un sistema tridimensional de fuerzas respecto a un eje.
2.3. Par de fuerzas y sistemas fuerza-par equivalentes.
2.4. Sistema equivalente más sencillo posible de un sistema de fuerzas paralelas en el espacio.
2.5. Sistema equivalente más sencillo posible de un sistema de fuerzas coplanarias.
2.6. Momento torsor.
3. Centros de masa
3.1. Definición.
3.2. Centroides de áreas.
3.3. Centros de masa de cuerpos simples y compuestos.
3.4. Aplicaciones de centroides y centros de masa.
4. Momentos de inercia
4.1. Definición.
4.2. Tipos de momentos de inercia de áreas simples y compuestas.
4.3. Teorema de Steiner.
4.4. Círculo de Mohr.
4.5. Tipos de momentos de inercia de masas simples y compuestas.
5. Equilibrio de sólido rígido
5.1. Sólido rígido, sólido deformable y concepto de equilibrio.
5.2. Equilibrio en dos dimensiones.
5.3. Equilibrio en tres dimensiones.
5.4. Sólido estáticamente indeterminado.
5.5. Casos especiales de sólidos sometidos a dos y a tres fuerzas.
6. Análisis de sistemas en equilibrio
6.1. Introducción a las estructuras.
6.2. Método de nudos y secciones.
7. Criterios de fallo elástico
7.1. Tensiones equivalentes.
7.2. Criterios de fallo elástica de materiales.
Metodología y actividades formativas
Modalidad totalmente presencial en el aula
La asignatura combina las clases teóricas con el trabajo individual, el trabajo en pequeños grupos y el trabajo autónomo.
Las clases teóricas pretenden introducir a los estudiantes a los conceptos básicos de la disciplina y dar un carácter instructivo e informativo, dando un enfoque práctico, invitando a reflexionar y dar respuesta al problema planteado.
El proceso de aprendizaje autónomo se desarrolla también utilizando la plataforma Moodle en el que se incluyen diversos recursos, como pueden ser cuestionarios, trabajos para hacer en grupo, debates, ejercicios propuestos, videos...
El trabajo en grupo se trabaja durante las clases teóricas, respondiendo preguntas propuestas por el profesor que los alumnos deberán discutir y evaluar entre iguales, siguiendo las pautas que se marquen para cada ejercicio.
Las clases se impartirán en castellano, aunque las dudas de los alumnos se responderán en el idioma que prefiera (castellano, catalán o inglés). Además, el alumno puede elegir realizar los ejercicios, los trabajos y los exámenes en castellano, catalán o inglés. El material didáctico estará en castellano principalmente, a excepción de artículos o gráficos que pueden estar en inglés.
Los alumnos podrán utilizar calculadora y formulario durante los exámenes. El formulario sólo podrá contener fórmulas, no explicaciones.
Sistemas y criterios de evaluación
Modalidad totalmente presencial en el aula
En primera convocatoria:
Participación en clase y plataforma Moodle (resolución de problemas 10%, cuestionarios breves 10%, informes de prácticas 10%): 30%
Examen parcial: 30%
Examen final: 40%
En otras convocatorias: 70% del examen y 30% resto de notas del curso (nota no recuperable).
Consideraciones importantes:
1. Plagio, copiar o cualquier otra acción que se pueda considerar trampa supondrá un cero en ese apartado de evaluación. En los exámenes supondrá el suspenso inmediato de la asignatura.
2. Para aprobar el curso se debe alcanzar un 5.0 en el cálculo total y una nota mínima de 4.0 en todas las partes evaluables. Si no se llega a esta nota, el apartado correspondiente tendrá un cero para calcular la nota final de la asignatura.
3. En segunda convocatoria no se podrá obtener la calificación de "Matrícula de Honor", por lo que la calificación máxima será de "Excelente".
4. La asistencia a prácticas es obligatoria para aprobar la asignatura.
5. Los estudiantes de intercambio (Erasmus y otros) o repetidores estarán sometidos a las mismas condiciones que el resto del alumnado. Esto es especialmente relevante por lo que respecta al calendario, las fechas de exámenes y el sistema de evaluación.
Bibliografía y recursos
Tipler P, Mosca G. Física para la ciencia y la tecnología. 6a Ed. Barcelona: Reverté, 2010. ISBN 9788429144321.
Beer F, et al. Mecánica vectorial para ingenieros: Estática. 9a Ed. México: McGraw-Hill, 2010. ISBN 9786071502773.
Periodo de evaluación
- E1 02/11/2022 P2A03 10:00h
- E1 02/11/2022 A05 10:00h
- E1 18/01/2023 P2A03 10:00h
- E1 18/01/2023 P2A02 10:00h
- E2 21/06/2023 P2A03 10:00h