FACULTAD DE INGENIERÍA
DIVISIÓN DE CIENCIAS BÁSICAS
DEPARTAMENTO DE MECÁNICA
Programa de la Asignatura: CINEMÁTICA
Clave: 1201 Número de créditos: 06
Carrera: ICi, ICo, IEe, IGf, IGl, IIn, IMe, IMm, IPe, ITg ,ITc
Duración del curso:
Semanas: 16
Horas: 48
Semestre: 3º
Horas a la semana:
Teoría: 3.0 Obligatoria: SI
Prácticas: 0.0 Optativa:
OBJETIVO DEL CURSO :
El alumno analizará y resolverá problemas de movimiento de puntos
y de cuerpos rígidos, conectados y no conectados con otros, donde no
intervengan las causas que lo producen.
TEMAS :
Núm. Nombre Horas
I CINEMATICA DEL PUNTO 12.0
II CINEMATICA DE LA RECTA 7.5
III CINEMATICAS DEL PUNTO Y DE LA RECTA RELACIONADAS 4.5
IV MOVIMIENTO RELATIVO 7.5
V CINEMATICA DEL CUERPO RIGIDO 12.0
VI CENTROS DE MASA Y MOMENTOS DE INERCIA,
DE CUERPOS RIGIDOS 4.5
TOTAL DE HORAS 48.0
ASIGNATURA CONSECUENTE OBLIGATORIA :
DINÁMICA
ANTECEDENTES, OBJETIVOS Y CONTENIDOS DE LOS TEMAS
I. CINEMATICA DEL PUNTO.
ANTECEDENTES: Algebra.
Cálculo I.
Cálculo II.
Física Experimental.
Geometría Analítica.
OBJETIVO:
El alumno analizará y resolverá problemas de movimientos uniformes,
uniformemente acelerados y cualesquiera, de puntos, donde no intervengan
las causas que producen dichos movimientos.
CONTENIDO:
I.1 Definición general de trayectoria. Definiciones generales de
desplazamiento, velocidad media, velocidad instantánea, rapidez,
aceleración media y aceleración instantánea, lineales. Modelos
matemáticos correspondientes a los vectores de posición, velocidad
y aceleración, de un punto, en función de sus componentes cartesia-
nas: para movimientos en el espacio, en un plano y rectilíneos.
I.2 Cinemática de los movimientos rectilíneos:
Determinación de velocidades, posiciones y distancias recorridas,
correspondientes a puntos que realizan:
a) movimientos rectilíneos uniformes,
b) movimientos rectilíneos uniformemente acelerados,
c) movimientos rectilíneos con aceleración variable, y,
d) movimiento armónico simple.
I.3 Cinemática de los movimientos curvilíneos:
Definición de los vectores unitarios normal, tangencial y binormal,
a una trayectoria cualquiera. Velocidad y aceleración de un punto
en un sistema de referencia normal y tangencial. Vectores de posi-
ción, velocidad y aceleración, de un punto, en sistemas de referen-
cia polares y cilíndricos. Determinación de características cinemá-
ticas de puntos que realizan diversos tipos de movimientos curvilí-
neos, empleando diversos sistemas de referencia. Tiro parabólico.
II. CINEMATICA DE LA RECTA.
ANTECEDENTES: Cálculo I.
Cálculo II.
Física Experimental.
Geometría Analítica.
OBJETIVO:
El alumno analizará y resolverá problemas de movimientos uniformes,
uniformemente acelerados y cualesquiera, de rectas, donde no intervengan
las causas que producen dichos movimientos.
CONTENIDO:
II.1 Definiciones de posición, desplazamiento, velocidad, rapidez y
aceleración, angulares, de una recta.
II.2 Obtención de características cinemáticas de rectas que tienen
velocidad angular constante, y de rectas que poseen aceleración
angular constante.
II.3 Determinación de velocidades angulares y de ángulos girados por
rectas que realizan movimientos con aceleración angular variable.
III. CINEMATICAS DEL PUNTO Y DE LA RECTA RELACIONADAS.
ANTECEDENTES: Algebra.
Cálculo I.
Cálculo II.
Física Experimental.
Geometría Analítica.
OBJETIVO:
El alumno analizará y resolverá problemas de movimiento que relacionen
características cinemáticas lineales con angulares, donde no intervengan
las causas que producen el movimiento.
CONTENIDO:
III.1 Movimiento circular: definición; diversos casos del mismo. Fórmula
de Poisson.
III.2 Movimientos circulares uniformes y uniformemente acelerados:
determinación de características cinemáticas de puntos que los
realizan, y de las rectas que unen dichos puntos con los centros
de las circunferencias que describen.
III.3 Obtención de características cinemáticas de puntos que realizan
movimientos circulares cualesquiera y de las rectas, con acelera-
ción angular variable, que unen dichos puntos con los centros de
las circunferencias correspondientes.
IV. MOVIMIENTO RELATIVO.
ANTECEDENTES: Algebra.
Física Experimental.
Geometría Analítica.
OBJETIVO:
El alumno obtendrá las características cinemáticas absolutas de un punto,
en función de sus características relativas a un sistema de referencia
móvil y de las propias de éste, especialmente para movimientos con trayec-
toria plana y para movimientos rectilíneos.
CONTENIDO:
IV.1 Descripción del caso general de movimiento relativo. Posiciones
absoluta y relativa. Velocidades absoluta, relativa y de arrastre.
Aceleraciones absoluta, relativa, de arrastre y de Coriolis.
IV.2 Establecimiento y aplicación de los modelos matemáticos para obtener
velocidad y aceleración absolutas de un punto, en cada uno de los
siguientes casos particulares:
a) movimientos relativos con origen fijo para el sistema móvil y
trayectoria plana cualquiera del punto en estudio, y,
b) movimientos relativos donde la partícula en estudio conserva
siempre su posición respecto al sistema móvil. Empleo de
modelos matemáticos aplicables a casos de movimiento relativo
donde el sistema de referencia móvil sólo se traslada.
V. CINEMATICA DEL CUERPO RIGIDO.
ANTECEDENTES: Algebra.
Cálculo I.
Cálculo II.
Física Experimental.
Geometría Analítica.
OBJETIVO:
El alumno analizará y resolverá problemas de movimiento plano de cuerpos
rígidos, y de algunos mecanismos, donde no intervengan las causas que
producen el movimiento.
CONTENIDO:
V.1 Movimiento general de un cuerpo rígido: descripción; ecuaciones
vectoriales requeridas para su estudio. Definición de movimiento
plano de un cuerpo rígido y descripción de sus casos más impor-
tantes.
V.2 Cinemática de los movimientos planos:
Ecuaciones aplicables a cuerpos rígidos que realizan movimientos
de traslación (rectilínea y curvilínea) y de rotación (concéntrica
y excéntrica). Movimiento de rodadura sin deslizamiento. Ecuaciones
aplicables al movimiento plano general de un cuerpo rígido.
Obtención de características cinemáticas de cuerpos rígidos,
conectados y no conectados a otros, que realizan movimientos planos,
y de las correspondientes a puntos de dichos cuerpos.
Eje instantáneo de rotación.
V.3 Cinemática de los mecanismos manivela-biela-corredera y de los
mecanismos de cuatro articulaciones: Velocidad y aceleración de
algunos de los puntos de esos mecanismos, y de las barras que
componen dichos mecanismos.
VI. CENTROS DE MASA Y MOMENTOS DE INERCIA,
DE CUERPOS RIGIDOS.
ANTECEDENTES: Cálculo II.
Física Experimental.
Geometría Analítica.
OBJETIVO:
El alumno determinará centros de masa de cuerpos rígidos compuestos, de
configuración sencilla, y obtendrá momentos de inercia de la masa de dichos
cuerpos.
CONTENIDO:
VI.1 Definiciones de primeros momentos y de centro de masa de un cuerpo
rígido.Indicación de la posición del centro de masa de cuerpos
rígidos simples y homogéneos, como cilindro, cono y semiesfera.
Centros de masa de cuerpos rígidos compuestos, de configuración
sencilla.
VI.2 Definiciones de momentos de inercia de la masa de un cuerpo rígido,
respecto a un plano cualquiera y respecto a un eje cualquiera.
Definición de radio de giro, de la masa de un cuerpo, respecto
a un eje cualquiera. Indicación del valor de los momentos de
inercia de cuerpos rígidos simples y homogéneos, como paralele-
pípedo rectangular, esfera y barra delgada, respecto a ejes que
pasan por su centro de masa. Descripción de algunas aplicaciones
ingenieriles de los momentos de inercia de la masa de cuerpos
rígidos.
VI.3 Teoremas de ejes paralelos para momentos de inercia de masas.
Momentos de inercia de la masa de cuerpos rígidos compuestos,
de configuración sencilla, respecto a ejes centroidales y res-
pecto a ejes paralelos a los centroidales.
TÉCNICAS DE ENSEÑANZA: ELEMENTOS DE EVALUACIÓN:
Exposición oral (X) Exámenes parciales (X)
Exposición audiovisual (X) Exámenes finales (X)
Ejercicios dentro de clase (X) Trabajos y tareas fuera del aula (X)
Ejercicios fuera del aula (X) Participación en clase (X)
Seminarios ( ) Asistencia a prácticas ( )
Lecturas obligatorias (X)
Trabajos de investigación ( )
Prácticas de taller o laboratorio. ( )
Prácticas de campo ( )
Otras: Prácticas de laboratorio a realizarse en
tiempos adicionales a las 48 horas de teoría,
aprobadas para desarrollar los temas de esta
asignatura.
BIBLIOGRAFIA
Texto Temas de la asignatura para los que se recomienda:
LIBROS DE TEXTO
SOLAR G., Jorge TODOS
“Cinemática y Dinámica Básicas
para Ingenieros”
Trillas - Facultad de Ingeniería, UNAM
México, 1989
BEER, Ferdinand P. y JOHNSTON, E.Russell TODOS
“Mecánica Vectorial para Ingenieros,
Dinámica”
McGraw - Hill de México, 5a. ed. en español
México, 1992
LIBROS DE CONSULTA
HUANG, T.C. TODOS
“Mecánica para Ingenieros, Dinámica”
Versión en español
Representaciones y servicios de ingeniería, S.A.
México, 1984
HIBBELER, Russell C. I, II, III, IV y V
“Mecánica para Ingenieros, Dinámica”
Versión en español
CECSA
México, 1992
SINGER, Ferdinand L. I, II, III, IV y V
“Mecánica para Ingenieros, Dinámica”
Versión en español
HARLA
México, 1982