Universitat Internacional de Catalunya - Barcelona

Física

• codi 07976
• curs 1
• període Semestre 2
• tipus FB
• credits 9

Mòdul: Mòdul Propedèutic

Matèria: Fisica

Llengua d'impartició principal: anglès

Altres llengües d'impartició: castellà

Responsable

Dr. Pedro CASARIEGO - pcasariego@uic.es

Horari d'atenció

Dimarts i dimecres de 11.00 a 12.00, prèvia cita al següent correu electrònic: pcasariego@uic.es.

Un arquitecte ha de manejar moltes variables a l’hora d’emprendre un projecte, per aquest motiu la carrera d’arquitectura es tan versàtil i s’articula en diferents branques.

De manera generalitzada podríem dir que la Física es divideix en tres grans parts: Física Clàssica, Física Moderna i Física Contemporània.

Dins de la Física Clàssica s’enquadren, entre altres, les branques de la  Mecànica Clàssica, el So i l’Òptica, que són les tres parts en que és divideix l’assignatura de Física del primer curs d’Arquitectura.

        1. MECÀNICA CLÀSSICA

És la branca de la Física Clàssica que analitza el comportament dels cossos sotmesos a l’acció d’un sistema de forces.

Donada l’amplitud d’aquesta branca és habitual que el seu estudi s’emprengui en tres parts: Mecànica de cossos rígids, Mecànica de Fluids i Mecànica de cossos deformables.

En l’assignatura de Física s’introdueix l’alumne a la Mecànica de cossos rígids i a la Mecànica de Fluids. La introducció a la Mecànica de cossos deformables és pròpia del segon curs de la carrera d’Arquitectura, (Estructures I).

Cal esmentar que la Mecànica dels cossos rígids es subdivideix en dues seccions principals:

Estàtica: Estudia els cossos sotmesos a forces equilibrades, és a dir, cossos que estan repòs o en moviment rectilini uniforme.
Dinàmica: Estudia el moviment dels cossos, limitant-se essencialment a la trajectòria dels mateixos en funció del temps, (Cinemàtica), i l’estudi dels cossos sotmesos a moviments no uniformes, és a dir, accelerats, (Cinètica).

L’Estàtica és la teoria que es presenta habitualment en el primer curs de la carrera d’Arquitectura, ja que molts dels problemes pràctics que presenten les estructures d’edificació es poden analitzar amb els seus principis.

La introducció a les bases de l’Estàtica és per tant fonamental per emprendre amb correcció les assignatures d’estructures que s’imparteixen en cursos superiors.

2. TRANSFERÈNCIA DE CALOR

És la branca de la física que estudia la termodinàmica. La transferència de calor és el procés d'intercanvi termal entre diferents parts.

Aquest concepte és particularment important en els edificis per a determinar les càrregues termals, façana, ventilació i confort del usuari. D'aquesta manera es pot aconseguir calcular i reduir el consum energètic del edifici.

        3. SO.

És la branca de la Física Clàssica que analitza les vibracions sonores. L’estudi de l’acústica involucra la forma en què el so viatja en ones i a través de mitjans específics.

La qualitat d’un projecte es pot veure molt afectada si l’edifici no posseeix una acústica determinada, sobretot en determinades tipologies edificatòries, i és per tant rellevant per a un arquitecte tenir nocions bàsiques de so.

        4. ÒPTICA.

És la branca de la Física Clàssica que explora les propietats de la llum, des del seu espectre visible fins a la radiació ultraviolada i infraroja.

La il·luminació pot arribar a ser factor clau per concebre i projectar un edifici, pel que és raonable i recomanable conèixer els principis de l’òptica.

Es recomana:

Tenir clars els conceptes de física i matemàtiques que s’imparteixen al Batxillerat.

Superar l’assignatura de matemàtiques que s’imparteix en el primer quadrimestre en primer d’Arquitectura.

Adquirir els coneixements bàsics de l’Estàtica:

Plantejar amb fluïdesa l’equilibri estàtic de un cos o sistema estructural i obtenir amb correcció els diagrames d’esforços interns.
Manejar i aplicar correctament els principis del camp vectorial i geometria de masses.

Manejar amb soltesa els conceptes elementals de la Mecànica de Fluids, So i Òptica.

Desenvolupar capacitat analític-reflexiva i valorar adequadament la informació que envolta u problema pràctic.

• 12-T - Aptitud per a concebre, calcular, dissenyar, integrar en edificis i conjunts urbans i executar estructures d'edificació.
• 15-T - Aptitud per a concebre, calcular, dissenyar, integrar en edificis i conjunts urbans i executar solucions de fonamentació.
• 17 - Aptitud per aplicar les normes tècniques i constructives.
• 24 - Coneixement adequat de la mecànica de sòlids, de mitjans continus i del sòl, així com de les qualitats plàstiques, elàstiques i de resistència dels materials d'obra pesada.

Capacitat per manejar amb fluïdesa els conceptes bàsics de l’Estàtica.

Adquisició dels principis elementals de la Mecànica de Fluids, So i Òptica.

TEMA 1. INTRODUCCIÓ.

1. Introducció a la mecànica.

2. Antecedents històrics.

3. Magnituds fonamentals de la Mecànica. (Llei de Newton. Massa i pes).

4. Unitats de mesura.

5. Magnituds escalars i magnituds vectorials

6. Consideracions dimensionals. Homogeneïtat.

TEMA 2. MECÀNICA DE FLUIDS. 

1. Densitat, pressió i velocitat de un fluid. Llei de Pascal.

2. Forces de flotació i principi d’Arquímedes.

3. Dinàmica de fluids

4. Línees de corrent.

5. Equació de Bernouilli

6. Tub de Venturi.

TEMA 3. CAMP  VECTORIAL. 

1. Introducció. Magnituds vectorials.

2. Representació de vectors coordenades. Components de un vector. Operacions amb vectors. Vectors unitaris. Cosinus directors. Producte escalar, vectorial i mixt.

3. Resultant de forces concurrents.

4. Descomposició de una força en components. Components rectangulars de una força.

5. Definició de forces i moments. Principi de moments: Teorema de Varignon.

6. Parell de forces.

7. Sistemes equivalents.

TEMA 4. GEOMETRIA DE MASSES. 

1. Introducció. Pes i massa.

2. Definició:Centroide, centre de masses i centre de gravetat.

3. Centroide, centre de masses i centre de gravetat. Cossos compostos i integració.

4. Teorema de Pappus i Guldin.

5. Definició: Moments d’inèrcia

6. Moments d’inèrcia de cossos compostos. Teorema de Steiner.

7. Moments d’inèrcia per integració.

TEMA 5. ESTÀTICA. EQUILIBRI DE COSSOS RÍGIDS. 

1. Introducció.

2. Diagrames de sòlid lliure.

3. Idealització de suports. Connexions bidimensionals i tridimensionals.

4. Sistemes isostàtics, hiperestàtics i mecanismes.

5. Tipus de càrrega. Concentrades, distribuïdes, triangulars i inclinades.

6. Forces interiors en membres estructurals. Axial,tallant, moment flector i torçor.

7. Elements de un sistema estructural. Tipus d’estructures: Cables, bigues, pòrtics i estructures arbre.

8. Equilibri forces externes i esforços interns. Diagrames d’esforços interns.

TEMA 6. ESTRUCTURES TRIANGULADES. ENCAVALLADES. 

1. Introducció: Forma de treball. Unions. Suports. Càrregues.

2. Tipus d’encavallades.

3. Mètodes de càlcul: Mètode dels nusos, Ritter i Cremona.

4. Armadures espacials. Visió de la forma de treball.

TEMA 7. MECÀNICA

1. Ventilació

2. Mecànica de fluids

3. Sistemes tèrmics

4. Salubritat

TEMA 8. SO. ACÚSTICA.

1. Freqüència

2. NR

3. Reverberació

4. Absorció

TEMA 9. ÒPTICA. ELECTRICITAT I Il·luminació.

1. Electricitat

2. Càrregues

3. Distribució

4. Il·luminació

Cadascun dels temes que configuren l’assignatura de Física conforma un bloc d’aprenentatge en el qual s’imparteixen classes teòriques i practiques.

Classes teòriques: Introducció dels conceptes fonamentals de cada tema. Invitació als alumnes a reflexionar al voltant dels mateixos mitjançant la realització de preguntes curtes. Aplicacions bàsiques dels conceptes impartits i presentació d’exemples pràctics.

Classes pràctiques: Repàs del conceptes fonamentals de cada tema. Realització de preguntes i exercicis curts per assentar els conceptes. Assimilats els principis fonamentals es procedirà a la resolució d’exercicis complexos sobre la temàtica.

Correccions: De manera aleatòria es recolliran els exercicis realitzats pels alumnes a classe i es corregiran perquè l’estudiant pugui tenir una pauta de la seva trajectòria i procés d’aprenentatge. 

Dates d’examen: 

Examen final: Dilluns 20 de maig de 2019 de 9.00 a 12.00. Revisió: Dijous 06 de Juny de 2019 a les 11.00. 

Segona convocatòria: Dilluns 24 de juny de 2019 de 9.00 a  12.00. Revisió: Dimarts 09 de juliol de 2019 a les 11.00

Criteris d’avaluació: 

1. La part de Mecànica Clàssica, (Estàtica i Mecànica de Fluids), s’impartirà entre els mesos de gener a abril i representa un 80% de l’assignatura. So i Òptica s’impartiran al llarg del mes de maig, i el total d’aquestes parts suposa un 20% de l’assignatura. 
2. Els alumnes han d’obtenir en l’examen final un 5 sobre 10 a la part de Mecànica Clàssica per superar l’assignatura. Una puntuació inferior a aquesta part suposa un suspens directe. 
3. Un no presentat a qualsevol de les parts de So i Òptica en l’examen final suposa un suspens. 
4. Al llarg del curs es realitzaran 3 maquetes de caràcter pràctic final amb un valor de + ó - 5% sobre la nota fnal. Si l’estudiant no es fa les maquetes haurà de justificarlo degudament. 
5. L’avaluació és contínua al llard del curs, per la qual cosa es valorarà positivament la participació i assistència a classe, així com la trajectòria de resultats obtinguts per l’alumne en els controls i exercicis recollits en les classes.
6. Les classes pràctiques desenvolupades els dimecres a la classe seran avaluades i tindran un pes de + o - 10% sobre la nota final.

Nota: És obligació de l'alumne prendre nota a classe i generar els seus propis apunts. El professorat no està obligat a deixar tot el material docent a la intranet de l'escola.

Bibliografia obligatòria:

Ingeniería mecánica. Estática. William F. Ryley, Leroy D. Sturges. Editorial Reverté, S.A.

Beer, Ferdinand Pierre; Johnston, E.Russell; Eisenberg, Elliot R. Mecánica Vectorial para Ingenieros: Estática. 9a ed. Madrid: McGraw-Hill, 2010.

Estática. Problemas resueltos. Herrero Arnaiz; Rodríguez Cano. Editorial Reverté.

Mecánica para ingenieros. Estática. Das, Kassimali, E. Editorial Limusa.

Física, curso teórico práctico de fundamentos físicos de la ingeniería. Galvez, López, Llopis, Rubio. Editorial Tebar Flores

Bibliografia complementària:

Beer, Ferdinand Pierre; Johnston, E. Russell; DeWolf John T. Mechanics of materials.  New York: McGraw-Hill Higher Education, 2006.

Análisis Vectorial y una introducción al análisis tensorial. Teoría y problemas. Murray R. Spiegel. Editorial McGraw-Hill.

Física. Vol. I. Mecánica. Marcelo Alonso, Edward J. Finn. Ediciones Aguilar S.A. (Versión en espanñol de Carlos Hernandez Victor de Latorre).

Lecciones de Algebra y Geometría. Curso para estudiantes de Arquitectura. C.Alsina, E. Trillas. Editorial Gustavo Gili, S.A.

Curso de Matemáticas para ingenieros, físicos y químicos. E. Vidal Abascal. Editorial Dossat, S.A.