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\begin{document}

\chapter*{Gu\'{\i}a de Estudio de F\'{\i}sica Aplicada a Estructuras e Instalaciones}

\mbox{}\\[1cm]
\begin{minipage}[!h]{.2\linewidth}
  \mbox{}
\end{minipage}
\begin{minipage}[!h]{.79\linewidth}
\subsection*{Manuel Arrayás Chazeta\\ Carlos Uriarte González\\[2cm] Curso 24/25}
\end{minipage}

%\clearpage

\mbox{} \\[18cm]

\vspace{10cm}
\begin{center}
  \begin{minipage}[!h]{.85\linewidth}
Dep\'osito Archivo Abierto Institucional de la URJC (BURJC Digital)\\[1.cm]
\textcopyright 2024 Manuel Arrayás Chazeta, Carlos Uriarte González\\ 
Algunos derechos reservados\\
Este documento se distribuye bajo la licencia\\
``Attribution-ShareAlike 4.0 International'' de Creative Commons,\\
disponible en \url{https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/}
\end{minipage}
\end{center}

\clearpage

\section*{Aspectos generales}

La asignatura F\'{\i}sica Aplicada a Estructuras e Instalaciones se imparte en el segundo curso del Grado de Fundamentos de la Arqui\-tec\-tu\-ra de la Universidad Rey Juan Carlos. Para su correcto seguimiento, si bien no existen requisitos previos indispensables, son recomendables algunos conocimientos de Matemáticas (resoluci\'on de ecuaciones algebraicas lineales, uso de funciones exponenciales, logar\'{\i}tmicas y trigonom\'etricas, vec\-to\-res, derivadas, integrales, n\'umeros complejos, etc) y de F\'{\i}sica (cinemática y dinámica elementales). Por ello, se recomienda haber cursado las asignaturas de Matem\'aticas del primer curso del grado. En cualquier caso, si necesitas ayuda con cualquiera de estos temas, ponte en contacto con los profesores de la asignatura, que te podr\'an recomendar lecturas y ejercicios adecuados.

Los contenidos de la asignatura son la estática de sistemas de partículas y del sólido rígido, y una introducción a las estructuras. Cada uno de ellos se relaciona con aspectos que se ven en posteriores materias del grado, especialmente en las de estructuras. Aqu\'{\i} trataremos los contenidos f\'{\i}sicos b\'asicos que constituyen el fundamento de las construcciones.

\section*{Temario}

\begin{enumerate}
\item Principios generales.
\item Vectores de fuerzas.
\item Equilibrio de una partícula.
\item Resultantes y sistemas de fuerzas.
\item Equilibrio de un cuerpo rígido.
\item An\'alisis de estructuras.
\item Fuerzas internas.
\item Fricci\'on.
\item Centro de gravedad y centroide.
\item Momentos de inercia.
\end{enumerate}

\newpage

\section*{Temario detallado}
La asignatura consta de 6 créditos, lo que equivale a unas 60 horas, y aproximadamente 180 horas de trabajo total. A continuación damos la distribución de las horas de trabajo con el temario detallado. El trabajo del alumno corresponde a las lecturas del libro recomendado en la bibliografía y a la realización de los problemas del tema correspondiente. 
\vspace*{0.5cm}

\begin{enumerate}
\item {\bf Principios generales}. (18 horas)
  \begin{itemize}
    \item Clases teóricas: 6 horas
    \item Clases prácticas/laboratorio: 3 horas
    \item Estudio y trabajo autónomo: 9 horas\\
      Lectura Tema 1 (Hibbeler).\\
      Realización de los problemas correspondientes al Tema 1 de la asignatura. 
      
    \end{itemize}
    Contenidos:
  \begin{itemize}
  \item Mec\'anica 
  \item Conceptos Fundamentales
  \item Unidades de medida.
  \item Sistema Internacional de Unidades
  \item C\'aculo num\'erico
  \item Procedimiento general de an\'alisis
  \item Vectores de fuerzas.
  \end{itemize}
  
\item {\bf Vectores de fuerzas}. (18 horas)
  \begin{itemize}
    \item Clases teóricas: 6 horas
    \item Clases prácticas/laboratorio: 3 horas
    \item Estudio y trabajo autónomo: 9 horas\\
      Lectura Tema 2 (Hibbeler).\\
      Realización de los problemas correspondientes al Tema 2 de la asignatura. 
    \end{itemize}
    Contenidos:
  \begin{itemize}
  \item Escalares y vectores.
  \item Operaciones con vectores.
  \item Suma vectorial de fuerzas.
  \item Suma de un sistema de fuerzas coplanares.
  \item Vectores cartesianos.
  \item Suma y resta de vectores cartesianos.
  \item Vector posici\'on.
  \item Vector fuerza dirigido a lo largo de una línea.
  \item Producto escalar. 
  \end{itemize}

\item {\bf Equilibrio de una partícula}. (18 horas)
  \begin{itemize}
    \item Clases teóricas: 6 horas
    \item Clases prácticas/laboratorio: 3 horas
    \item Estudio y trabajo autónomo: 9 horas\\
      Lectura Tema 3 (Hibbeler).\\
      Realización de los problemas correspondientes al Tema 3 de la asignatura. 
    \end{itemize}
    Contenidos:
  \begin{itemize}
  \item Condiciones de equilibrio de una partícula.
  \item Diagrama de cuerpo libre.
  \item Sistema coplanar.
  \item Sistemas de fuerzas tridimensionales.
  \end{itemize}
  
\item {\bf Resultantes de sistemas de fuerzas}. (18 horas)
  \begin{itemize}
    \item Clases teóricas: 6 horas
    \item Clases prácticas/laboratorio: 3 horas
    \item Estudio y trabajo autónomo: 9 horas\\
      Lectura Tema 4 (Hibbeler).\\
      Realización de los problemas correspondientes al Tema 4 de la asignatura. 
    \end{itemize}
    Contenidos:
  \begin{itemize}
  \item Momento de una fuerza. Construcci\'on escalar.
  \item Producto vectorial.
  \item Momento de una fuerza. Formulaci\'on vectorial.
  \item Principio de momentos.
  \item Momento de una fuerza respecto a un eje.
  \item Momento de un par.
  \item Simplificaci\'on de un sistema de fuerza y par.
  \item Simplificaci\'on extra de un sistema de fuerza y par. 
  \item Reducci\'on de una carga simplemente distribuida.
  \end{itemize}
  
\item {\bf Equilibrio de un cuerpo rígido}. (18 horas)
  \begin{itemize}
    \item Clases teóricas: 6 horas
    \item Clases prácticas/laboratorio: 3 horas
    \item Estudio y trabajo autónomo: 9 horas\\
      Lectura Tema 5 (Hibbeler).\\
      Realización de los problemas correspondientes al Tema 5 de la asignatura. 
    \end{itemize}
    Contenidos:
  \begin{itemize}
  \item Condiciones para el equilibrio del cuerpo rígido.
  \item Diagramas de cuerpo libre.
  \item Ecuaciones del equilibrio.
  \item Miembros de dos y tres fuerzas.
  \item M\'as diagramas de cuerpo libre.
  \item Nuevas ecuaciones de equilibrio.
  \item Ligaduras y determinaci\'on est\'atica.
  \end{itemize}
  
\item {\bf An\'alisis de estructuras}. (18 horas)
  \begin{itemize}
    \item Clases teóricas: 6 horas
    \item Clases prácticas/laboratorio: 3 horas
    \item Estudio y trabajo autónomo: 9 horas\\
      Lectura Tema 6 (Hibbeler).\\
      Realización de los problemas correspondientes al Tema 6 de la asignatura. 
    \end{itemize}
    Contenidos:
  \begin{itemize} 
  \item Estructuras simples.
  \item El m\'etodo de uniones.
  \item Miembros nulo de fuerzas.
  \item El m\'etodo de las secciones.
  \item Estructuras espaciales.
  \item Armazones, bastidores y m\'aquinas.
  \end{itemize}
  
\item {\bf Fuerzas internas}. (18 horas)
  \begin{itemize}
    \item Clases teóricas: 6 horas
    \item Clases prácticas/laboratorio: 3 horas
    \item Estudio y trabajo autónomo: 9 horas\\
      Lectura Tema 7 (Hibbeler).\\
      Realización de los problemas correspondientes al Tema 7 de la asignatura. 
    \end{itemize}
    Contenidos:
  \begin{itemize}
  \item Fuerzas internas en miembros estructurales.
  \item Frezas de corte y momento y diagramas.
  \item Relaciones entre cargas distribuidas, cizalla y momento.
  \item Cables.
  \end{itemize}

\item {\bf Fricci\'on}. (18 horas)
  \begin{itemize}
    \item Clases teóricas: 6 horas
    \item Clases prácticas/laboratorio: 3 horas
    \item Estudio y trabajo autónomo: 9 horas\\
      Lectura Tema 8 (Hibbeler).\\
      Realización de los problemas correspondientes al Tema 8 de la asignatura. 
    \end{itemize}
    Contenidos:
  \begin{itemize}
  \item Características de la fricci\'on en seco.
  \item Problemas con fricci\'on en seco.
  \item Fuerzas de fricci\'on sobre cu\~nas.
  \item Fuerzas de frici\'on sobre tornillos.
  \item Fuerzas de frici\'on sobre cintas.
  \item Fuerzas de fricci\'on sobre soportes de barras, pasadores, articulaciones y discos.
  \item Fuerzas de fricci\'on sobre cojinetes.
  \item Resistencia al rodamiento.
  \end{itemize}
  
\item {\bf Centro de gravedad y centroide}. (18 horas)
  \begin{itemize}
    \item Clases teóricas: 6 horas
    \item Clases prácticas/laboratorio: 3 horas
    \item Estudio y trabajo autónomo: 9 horas\\
      Lectura Tema 9 (Hibbeler).\\
      Realización de los problemas correspondientes al Tema 9 de la asignatura. 
    \end{itemize}
    Contenidos:
  \begin{itemize}
  \item Centro de Gravedad y Centro de Masas para un Sistema de Partículas.
  \item Cuerpos compuestos.
  \item Teoremas de Pappus y Guldinus.
  \item Resultantes de cargas distribuidas.
  \item Presi\'on de un fluido.
  \end{itemize}
  
\item {\bf Momentos de inercia}. (18 horas)
  \begin{itemize}
    \item Clases teóricas: 6 horas
    \item Clases prácticas/laboratorio: 3 horas
    \item Estudio y trabajo autónomo: 9 horas\\
      Lectura Tema 10 (Hibbeler).\\
      Realización de los problemas correspondientes al Tema 10 de la asignatura. 
    \end{itemize}
    Contenidos: 
  \begin{itemize}
  \item Definici\'on de Momentos de Inercia para \'areas.
  \item Teorema del eje-paralelo.
  \item Radio de giro de un \'area.
  \item Momentos de Inercia para \'areas compuestas.
  \item Producto de Inercia para un \'area.
  \item Momento de Inercia para un \'area.
  \item Círculo de Mohr para Momentos de Inercia.
  \item Momentos de inercia de una distribuci\'on de masas.
  \end{itemize}

\end{enumerate}

\vspace*{0.5cm}


\section*{Bibliograf\'{\i}a}

\begin{itemize}

\item Bibliograf\'{\i}a b\'asica

\begin{itemize}
\item {\it Mechanics for Engineers: Statics}, R. C. Hibbeler, 13th SI edition (Prentice Hall) ISBN-13: 9789810693206.
\item {\it Ingeniería Mecánica Estática},  R. C. Hibbeler 14ed (Pearson) ISBN-13: 9786073237079

  Tanto en su versión inglesa como en español se trata de un libro que contiene todo el material que necesitas para preparar la asignatura, con apuntes, ejercicios resueltos y esquemas de cada uno de los temas.
\end{itemize}

\item Bibliograf\'{\i}a complementaria

\begin{itemize}

\item \href{https://phet.colorado.edu}{{Enlace a la Universidad de Colorado Boulder, \tt{https://phet.colorado.edu}}} 

Una p\'agina con pr\'acticas de laboratorio online que te permitir\'an, de manera gr\'afica, comprobar leyes f\'{\i}sicas mediante sencillos experimentos. 
\end{itemize} 
\end{itemize}

\newpage
\section*{Recomendaciones generales}
De carácter general estas son las recomendaciones que hacemos al estudiante. Esta asignatura puede resultar a primera vista \'arida y complicada si se afronta como un mero ejercicio de memoria y aplicaci\'on de algunas t\'ecnicas de resoluci\'on de problemas. Pero es posible facilitar la adquisici\'on de las competencias necesarias si sigues una serie de recomendaciones b\'asicas:
\begin{itemize}
\item Domina los fundamentos de las matemáticas. La física está profundamente ligada a las matemáticas. Asegúrate de tener un buen dominio de álgebra, trigonometría y cálculo básico. Practica regularmente problemas matemáticos, ya que una comprensión sólida te facilitará abordar problemas de física más complejos.
  
\item Entiende conceptos, no solo fórmulas. No te limites a memorizar fórmulas. Es crucial comprender qué significan y cómo se derivan. Pregúntate siempre el "por qué" detrás de cada concepto. Esto te permitirá aplicar tus conocimientos a una variedad más amplia de problemas.

\item Practica resolviendo problemas. La física es una materia que se aprende haciendo. Dedica tiempo a resolver una variedad de problemas. Comienza con los ejemplos más sencillos y ve aumentando la dificultad. Al enfrentarte a problemas más desafiantes, desarrollarás una comprensión más profunda y te sentirás más cómodo en exámenes.

\item Utiliza diagramas y gráficas. Visualizar los problemas es fundamental en física. Usa diagramas de cuerpo libre, vectores y gráficas para representar las situaciones físicas. Esto te ayudará a entender mejor los problemas y a encontrar soluciones más fácilmente.

\item Estudia de manera constante. No dejes todo para el último minuto. La física requiere tiempo para asimilar los conceptos. Dedica un tiempo regular cada día para estudiar, repasar conceptos y practicar problemas. Esto reducirá el estrés y mejorará tu rendimiento.

\item Participa en clases y grupos de estudio. No subestimes el valor de las clases y los grupos de estudio. Hacer preguntas en clase te ayudará a aclarar dudas, y trabajar con otros estudiantes te permitirá aprender diferentes enfoques para resolver problemas.

\item Busca recursos adicionales No te limites solo al material del curso. Hay muchos recursos disponibles, como libros adicionales, vídeos en línea y simulaciones interactivas, que pueden ofrecerte diferentes perspectivas y enfoques para entender los temas.

\item No tengas miedo de pedir ayuda. Si te encuentras atascado en un concepto o problema, no dudes en pedir ayuda. Ya sea a un profesor, un tutor o un compañero de clase, buscar aclaraciones cuando sea necesario es una parte importante del proceso de aprendizaje.

\item Relaciona con el mundo real lo que estás aprendiendo. Intenta relacionar los conceptos de física con situaciones cotidianas. Esto no solo hará el estudio más interesante, sino que también te ayudará a entender cómo la física se aplica en el mundo real.

\item  Mantén una actitud positiva. La física puede ser desafiante, pero mantener una actitud positiva y estar dispuesto a enfrentar los retos te ayudará a superar las dificultades. Recuerda que cada problema que resuelves te acerca un paso más a dominar la materia.
\end{itemize}

\section*{Recomendaciones específicas}
En cuanto al aprendizaje específico de esta asignatura esto son los consejos que hacemos. 
\begin{itemize}
\item Lee en el libro, antes de cada clase o sesi\'on de teor\'{\i}a, el temario que se va a tratar. Es suficiente con que trates de hacerte un esquema mental de los contenidos que se van a trabajar y pienses en c\'omo se organizan en el desarrollo global de la asignatura. Plant\'eate qu\'e necesitar\'{\i}as de la clase en t\'erminos de clarificar conceptos y qu\'e preguntas puedes formular en ella.
\item Despu\'es de cada sesi\'on de teor\'{\i}a, lee de nuevo los contenidos tratados y comprueba que has conseguido asimilar lo que se ha visto. En caso de que te queden dudas, no lo retrases: solicita una tutor\'{\i}a presencial o en remoto con tu profesor y lleva apuntadas las cuestiones que quieras trabajar en ella.
\item Haz los ejercicios que hayas trabajado en las clases de teor\'{i}a sin mirar las soluciones (est\'an en el libro, junto con los desarrollos de cada problema). Luego, comprueba tu metodolog\'{\i}a de resoluci\'on. Si lo haces antes de las clases o sesiones de ejercicios, llegar\'as a ellas con la adecuada preparaci\'on para entender, debatir y profundizar en los m\'etodos de ataque y posibles variaciones de los problemas.
\item Solicita una tutor\'{\i}a si te quedan dudas tras las clases de problemas. Es muy importante que no dejes lagunas de entendimiento antes de abordar temas nuevos si es posible.
\end{itemize}


\end{document}