Universitat Internacional de Catalunya

Física

Física
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7976
1
Segundo semestre
FB
Módulo Propedéutico
Física
Lengua de impartición principal: inglés

Otras lenguas de impartición: catalán, castellano

Profesorado


Dr. CASARIEGO VALES, Pedro - pcasariego@uic.es

Martes y kmiércoles de 13.00 a 14.00, previa cita en el siguiente correo electrónico: pcasariego@uic.es.  

Presentación

Un arquitecto ha de manejar muchas variables a la hora de acometer un proyecto, de ahí que la carrera de arquitectura sea tan versátil y se articule en diferentes ramas. 

De manera generalista podríamos decir que la Física se divide en tres grandes partes: Física Clásica, Física Moderna y Física Contemporánea.

Dentro de la Física Clásica se encuadran, entre otras, las ramas de la Mecánica Clásica, el Sonido y la Óptica, que son las tres partes en las que se divide la asignatura de Física del primer curso de Arquitectura. 

        1. MECÁNICA CLÁSICA. 

Es la rama de la Física Clásica que analiza el comportamiento de los cuerpos sometidos a la acción de un sistema de fuerzas.

Dada la amplitud de esta rama es habitual que su estudio se acometa en tres partes: Mecánica de cuerpos rígidos, Mecánica de Fluidos y Mecánica de cuerpos deformables.

En la asignatura Física se introduce al alumno a la Mecánica de los cuerpos rígidos y a la Mecánica de Fluidos. La introducción a la Mecánica de cuerpos deformables es propia del segundo curso de la carrera de Arquitectura, (Estructuras I).

Cabe mencionar que la Mecánica de los cuerpos rígidos se subdivide en dos secciones principales: 

Estática: Estudia los cuerpos sometidos a fuerzas equilibradas, esto es, cuerpos que están en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme.
Dinámica: Estudia el movimiento de los cuerpos, limitándose esencialmente a la trayectoria de los mismos en función del tiempo, (Cinemática), y al estudio los cuerpos sometidos movimientos no uniformes, o sea, acelerados, (Cinética).

 La Estática es la teoría que se presenta habitualmente en el primer curso de la carrera de Arquitectura, dado que muchos de los problemas prácticos que presentan las estructuras de edificación pueden ser analizados aplicando sus principios. 

 La introducción a las bases de la Estática es por tanto fundamental para acometer con corrección las asignaturas de estructuras que se imparten en cursos superiores. 

2. TRANSFERENCIA DE CALOR

Es la rama de la física que estudia la termodinámica. La transferencia de calor es el proceso de intercambio térmico entre diferentes partes.

Este concepto es particularmente importante en los edificios para determinar las cargas térmicas, envolvente, ventilación y confort térmico. De esta forma se puede calcular y reducir el consumo energético del edificio.

        3. SONIDO

Es la rama de la Física Clásica que analiza las vibraciones sonoras. El estudio de la acústica involucra la forma en la que el sonido viaja en ondas y a través de medios específicos. 

La calidad de un proyecto puede verse muy afectada si el edificio no posee una acústica determinada, sobre todo en determinadas tipologías edificatorias, y es por tanto relevante para un arquitecto tener nociones básicas de sonido. 

        4. ÓPTICA

Es la rama de la Física Clásica que explora las propiedades de la luz, desde su espectro visible hasta la radiación ultravioleta e infrarroja. 

La iluminación puede ser a llegar a ser un factor clave para concebir y proyectar un edificio, por lo que es razonable y recomendable conocer los principios de la óptica.

Requisitos previos

Se recomienda:

Tener claros los conceptos de física y matemáticas que se imparten en el Bachillerato.
Superar la asignatura de matemáticas que se imparte en el primer cuatrimestre en primero de arquitectura.

Objetivos

Adquirir los conocimientos básicos de la Estática:

Plantear con fluidez el equilibrio estático de un cuerpo o sistema estructural y obtener con corrección los diagramas de esfuerzos internos.
Manejar y aplicar correctamente los principios del campo vectorial y geometría de masas.

Manejar con soltura los conceptos elementales de la Mecánica de Fluidos, Sonido y Óptica.

Desarrollar capacidad analítico-reflexiva y valorar adecuadamente la información que envuelve un problema práctico.

Competencias/Resultados de aprendizaje de la titulación

  • 12-T - Aptitud para concebir, calcular, diseñar, integrar en edificios y conjuntos urbanos y ejecutar estructuras de edificación.
  • 15-T - Aptitud para concebir, calcular, diseñar, integrar en edificios y conjuntos urbanos y ejecutar soluciones de cimentación.
  • 17 - Aptitud para aplicar las normas técnicas y constructivas.
  • 24 - Conocimiento adecuado de la mecánica de sólidos, de medios continuos y del suelo, así como de las cualidades plásticas, elásticas y de resistencia de los materiales de obra pesada.

Resultados de aprendizaje de la asignatura

Capacidad para manejar con fluidez los conceptos básicos de la Estática.

Adquisición de los principios elementales de la Mecánica de Fluidos, Sonido y Óptica.

Contenidos

TEMA 1. INTRODUCCIÓN.

  1. Introducción a la mecánica.

  2. Antecedentes históricos.

  3. Magnitudes fundamentales de la Mecánica. (Leyes de Newton. Masa y peso).

  4. Unidades de Medida.

  5. Magnitudes escalares y magnitudes vectoriales

  6. Consideraciones dimensionales. Homogeneidad

TEMA 2. MECÁNICA DE FLUIDOS. 

  1. Densidad, presión y velocidad de un fluido. Ley de Pascal.

  2. Fuerzas de flotación y principio de Arquímedes.

  3. Dinámica de fluidos

  4. Líneas de corriente.

  5. Ecuación de Bernouilli

  6. Tubo de Venturi.

TEMA 3. CAMPO  VECTORIAL. 

  1. Introducción. Magnitudes vectoriales.

  2. Representación de vectores coordenados. Componentes de un vector. Operaciones con vectores. Vectores unitarios. Cosenos directores. Producto escalar, vectorial y mixto.

  3. Resultante de fuerzas concurrentes.

  4. Descomposición de una fuerza en componentes. Componentes rectangulares de una fuerza.

  5. Definición de fuerzas y momentos. Principio de momentos: Teorema de Varignon.

  6. Par de fuerzas.

  7. Sistemas equivalentes.

TEMA 4. GEOMETRÍA DE MASAS.

  1. Introducción. Peso y masa.

  2. Definición: Centroide, centro de masas y centro de gravedad.

  3. Centroide, centro de masas y centro de gravedad. Cuerpos compuestos e integración.

  4. Teorema de Pappus y Guldin.

  5. Definición: Momentos de inercia

  6. Momentos de inercia de cuerpos compuestos. Teorema de Steiner.

  7. Momentos de inercia por integración.

TEMA 5. ESTÁTICA. EQUILIBRIO DE CUERPOS RÍGIDOS. 

  1. Introducción.

  2. Diagramas de sólido libre.

  3. Idealización de apoyos. Conexiones bidimensionales y tridimensionales.

  4. Sistemas isostáticos, hiperestáticos y mecanismos.

  5. Tipos de carga. Concentradas, distribuidas, triangulares e inclinadas.

  6. Fuerzas interiores en miembros estructurales. Axil, cortante, momento flector y torsor.

  7. Elementos de un sistema estructural. Tipos de estructuras: Cables, vigas, pórticos y estructuras árbol.

  8. Equilibrio fuerzas externas y esfuerzos internos. Diagramas de esfuerzos internos.

TEMA 6. ESTRUCTURAS TRIANGULADAS. CERCHAS

  1. Introducción: Forma de trabajo. Uniones. Apoyos. Cargas.

  2. Tipos de cerchas.

  3. Métodos de cálculo: Método de los nudos, Ritter y Cremona.

  4. Armaduras espaciales. Visión de la forma de trabajo.

TEMA 7. MECÁNICA

  1. Ventilación

  2. Mecánica de fluidos

  3. Sistemas térmicos

  4. Salubridad

TEMA 8. SONIDO. ACÚSTICA

  1. Frecuencia

  2. NR

  3. Reverberación

  4. Absorción

TEMA 9. ÓPTICA. ELECTRICIDAD E ILUMINACIÓN

  1. Electricidad

  2. Cargas

  3. Distribución

  4. Iluminación

Metodología y actividades formativas

Modalidad totalmente presencial en el aula



ACTIVIDAD FORMATIVACOMPETENCIASCRÉDITOS ECTS
Clase expositiva
07 08 09 11 2
Clase participativa
07 08 09 11 0,5
Clase práctica
07 08 09 11 2
Estudio individual o en grupo
07 08 09 11 4,5

Bibliografía y recursos

Bibliografía obligatoria:

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

Bibliografía complementaria:

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.

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