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Física Aplicada

 

Programa 
Unidad 1: Aplicaciones de la mecánica. 
Accidentología. Estudio de caso de un choque. Trabajo y energía. Impulso y cantidad de movimiento. Su conservación. Método de Monte Carlo aplicado a propagación de incertezas.

Unidad 2: Estática y Mecánica de materiales. 
Vector Fuerza. Suma vectorial de fuerzas. Suma de fuerzas coplanares. Vectores cartesianos. Suma y resta de vectores cartesianos. Vector posición. Vector fuerza dirigido a lo largo de una línea. Productor escalar, su aplicación a la estática. Equilibrio de una partícula. Condiciones de equilibrio. Sistemas de fuerzas coplanares y tridimensionales.
Momento de una fuerza formulación escalar y vectorial. Teorema de Varignon. Momento respecto a un eje específico. Momento de un par. Resultante de un sistema de fuerzas y un par. Reducción de un sistema de una fuerza y un par. Reducción de una carga simple distribuida.
Equilibrio de un cuerpo rígido. Condiciones de equilibrio y sus ecuaciones. Equilibrio en dos y tres dimensiones. Tipos de conexión y reacción.
Análisis estructural. Armaduras simples. El método de los nudos. Miembros de fuerza cero. El método de las secciones. Máquinas y bastidores.
Centro de gravedad y centroide para un sistema de partículas y para un cuerpo.
Momentos de inercia. Definición de momentos de inercia por áreas. Teorema de ejes paralelos. Momentos de inercia de un área por integración. Mementos de inercia para áreas compuestas.
Esfuerzo y deformación. Esfuerzo normal. Esfuerzo cortante. Esfuerzo permisible. Diseño de conexiones simples. Deformación. Deformación unitaria.
Propiedades mecánicas de los materiales. Diagrama esfuerzo deformación. Materiales dúctiles y frágiles. Ley de Hooke. Energía de deformación. Razón de Poisson.
Carga axial. Principio de Saint-Venant. Deformación elástica de un elemento cargado axialmente. Principio de superposición. Elementos estáticamente indeterminados cargados axialmente. Método de las fuerzas para el análisis de elementos cargados axialmente. Esfuerzo térmico.
Torsión. Deformación por torsión circular de un eje. Fórmula de torsión. Transmisión de potencia. Ángulo de giro. Elementos cargados con pares de torsión estáticamente indeterminados.
Flexión. Diagramas de fuerza cortante y de momento. Método gráfico para la construcción de fuerza cortante y de momento. Deformación flexionante de un elemento recto. Fórmula de flexión.
Esfuerzo cortante transversal. Fuerza cortante en elementos rectos. Fórmula del esfuerzo cortante.

Unidad 3: Física Biológica – Mecánica. 
Cinemática. Velocidad de desplazamiento de los seres vivos. La percepción de la aceleración en el organismo. El salto en los animales. Efectos fisiológicos de la aceleración. Los astronautas y su entrenamiento.
Dinámica. La fuerza en los animales. Los músculos, velocidad de contracción. Momentum, su conservación. La propulsión a chorro y el calamar. Centro de masas, la balistocardigrafía y el salto en alto. Fuerzas de rozamiento.
Bioestática y locomoción. Momento angular, su conservación, el gato y los saltos de trampolín. Equilibrio. Equilibrio en personas y animales. Bioestática en seres humanos. Las extremidades superiores, la cadera y las piernas, el tronco y la columna. Locomoción. La marcha y la carrera en los seres humanos.
Trabajo y energía. Trabajo y potencias musculares. Conservación de la energía en el deporte. La energía y los seres vivos. La tasa metabólica. La energía y la locomoción. Pérdidas de energía por rozamiento.

Unidad 4: Física biológica – Fluidos. 
Movimiento de un cuerpo en un fluido. Fuerza proporcional a la velocidad. El salto en los animales con fricción. La “centrífuga” como instrumento de análisis. El principio de Arquímedes y los peces.
Flujo de fluidos ideales. Ecuación de continuidad, ecuación de Bernouilli, el efecto Venturi y su aplicación a los sistemas biológicos. Coeficiente de viscosidad. Fuerza viscosa.
Flujo turbulento y laminar, ecuación de Poiseuille. Sistema circulatorio. Presiones en el sistema circulatorio. Medida de la presión sanguínea. El esfigmomanómetro. Efecto de la gravedad sobre la presión. Efecto de la aceleración sobre la circulación sanguínea. El movimiento de sólidos en fluidos. La sustentación de los animales voladores y de los aviones. El vuelo de los insectos. Potencia necesaria para el vuelo.