1. 1.- DATOS DE LA ASIGNATURA
Nombre de la asignatura: Estática
Carrera: Ingeniería Petrolera.
Clave de la asignatura: PED-1011
SATCA1 2 - 3 - 5
2.- PRESENTACIÓN
Caracterización de la Asignatura.
La estática es parte de mecánica que aporta al perfil del estudiante de Ingeniería Petrolera
los conocimientos, habilidades y destrezas para explicar los fenómenos relacionados con el
equilibrio de fuerzas, sobre un cuerpo en reposo y la sensibilidad y conocimientos para
hacer uso eficiente de los materiales.
Para integrarla se hizo el análisis de la mecánica, lo cual permitió identificar temas como:
obtención de esfuerzos cortantes, fuerza normal, de torsión, momento flector y fricción a lo
largo de una pieza, que puede ser una viga, un puente o un mástil de un equipo de
perforación de pozos que tienen mayor aplicación en el quehacer profesional del Ingeniero
Petrolero.
Intención Didáctica.
El programa de estática está organizado en cinco unidades. Se propone abordar cada uno
de los temas de la estática, partiendo de la identificación de cada uno de los conceptos en el
entorno cotidiano o el de desempeño profesional del Ingeniero Petrolero.
Las unidades uno y dos inician el estudio del origen, objetivos, conceptos y operaciones
básicas de la estática, debido a que los conceptos, principios y leyes que rigen el análisis
de una partícula y el análisis de un cuerpo rígido suelen usarse en el resto del programa.
La unidad tres inicia con el análisis de estructuras. La idea es abordar reiteradamente los
conceptos fundamentales hasta conseguir su comprensión.
En la tercera unidad se sugiere realizar actividades integradoras que permitan a los
estudiantes elaborar diagramas para identificar los diferentes tipos de estructuras,
investigar, analizar y aplicar métodos de cálculo de fuerzas internas a las que esta
sometida una estructura.
De ser necesario, mediante un análisis de materiales, trazados los diagramas y obtenidas
las ecuaciones el Ingeniero Petrolero puede resolver problemas que impliquen el equilibrio
de una estructura sometida a la acción de fuerzas y decidir el material con el que se
construirá una pieza mecánica, dimensiones que deberá tener, límites para uso seguro, etc.
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Sistema de asignación y transferencia de créditos académicos
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2. Esto permite mostrar a la Estática como útil por sí misma en el desempeño profesional,
independientemente de la utilidad que representa en el tratamiento y entendimiento de
temas en materias posteriores.
En la unidad cuatro surge un concepto clave: el centro de gravedad de un cuerpo en reposo.
La discusión y análisis de la problemática aplicada a la Ingeniería Petrolera permitirá al
estudiante concluir y hacer recomendaciones respecto de la posición del punto relativo
sobre el cual se encuentra un cuerpo y como determina su estabilidad frente a pequeños
movimientos. Por ejemplo, si el centro de gravedad se sitúa fuera de las bases y, a
continuación, el cuerpo es inestable porque hay un par que actúa: cualquier pequeña
perturbación hará caer al cuerpo. Si el centro de gravedad cae dentro de las bases, el
cuerpo es estable.
La unidad cinco permite al estudiante de Ingeniería Petrolera entrar en el estudio de las
leyes que rigen el fenómeno de fricción, así como la determinación experimental del
coeficiente de fricción y del ángulo de fricción. Mediante el análisis y discusión de los temas
de esta unidad el estudiante planteará y formulará las funciones matemáticas y sus
restricciones que permitan la resolución de problemas relacionados con la fricción cuando
un objeto se mueve sobre una superficie o un medio viscoso.
Para lograr el entendimiento de las fuerzas de fricción será condición necesaria que la
enseñanza del tema sea problemática aplicada a la Ingeniería Petrolera.
Para ilustrar las fuerzas de fricción se puede hacer mención a hechos cotidianos
importantes en los que las fuerzas de fricción juegan un papel importante, por ejemplo, las
fuerzas de fricción nos permiten caminar o correr o suponer que intenta mover un pesado
mueble sobre el piso. Usted empuja cada vez con más fuerza hasta que el mueble parece
"liberarse" para en seguida moverse con relativa facilidad.
El enfoque sugerido para la materia requiere que las actividades prácticas promuevan el
desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: identificación, manejo y
control de variables y datos experimentales. Esto permitirá la formulación de hipótesis,
trabajo en equipo, análisis y deducción para generar una actividad intelectual compleja.
En las actividades prácticas sugeridas, es conveniente que el profesor tenga conocimientos
amplios de los temas a estudiar y busque únicamente guiar a los estudiantes para que ellos
hagan la elección de las variables a controlar y registrar. Para que aprendan a planificar,
diseñar experimentos y hacer el análisis de los datos experimentales obtenidos.
En las actividades de aprendizaje sugeridas, generalmente se propone la formalización de
los conceptos a partir de experiencias concretas; se busca que el alumno tenga el primer
contacto con el concepto en forma concreta y sea a través de la observación, la reflexión y
la discusión grupal que se dé la formalización; la resolución de problemas. La resolución de
problemas debe ser específica para Ingeniería Petrolera de forma que el estudiante se
ejercite en la obtención de datos relevantes relacionados con su área de desempeño
profesional.
En el transcurso de las actividades programadas es muy importante que el estudiante
aprenda a valorar las actividades que lleva a cabo y entienda que está construyendo su
hacer futuro y en consecuencia actúe de una manera profesional; para desarrollar su
curiosidad, capacidad e interés para aprender.
2

3. 3

4. 3.- COMPETENCIAS A DESARROLLAR
Competencias Específicas Competencias Genéricas
Analizar y aplicar los principios y las leyes Competencias Instrumentales
de la estática en la solución de problemas de
partículas y cuerpos rígidos sujetos a la • Capacidad de análisis y síntesis
acción de fuerzas. • Capacidad de organizar y planificar
• Conocimientos básicos de la carrera
• Comunicación oral y escrita
• Habilidad para buscar y analizar
información proveniente de fuentes
diversas
• Solución de problemas relacionados con
equilibrio mecánico.
• Toma de decisiones.
Competencias interpersonales
• Capacidad crítica y autocrítica
• Trabajo en equipo
• Habilidades interpersonales
Competencias sistémicas
• Capacidad de aplicar los conocimientos
teóricos adquiridos en los experimentos
realizados.
• Habilidades de investigación.
• Capacidad de aprender.
• Capacidad de generar nuevas proyectos
relacionados con su área de desempeño.
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5. 4.- HISTORIA DEL PROGRAMA
Lugar y fecha de
Participantes Evento
elaboración o revisión
Reunión Nacional de
Representantes de los Institutos Diseño e Innovación
Instituto Tecnológico Tecnológicos de: Curricular para el
Superior de Puerto Superior de Coatzacoalcos, Desarrollo y Formación de
Vallarta del 10 al 14 de Minatitlán, Superior de Poza Rica Competencias
agosto de 2009. y Superior de Venustiano Profesionales de la
Carranza. Carrera de Ingeniería
Petrolera.
Desarrollo de Programas Academias de Ingeniería
Elaboración del programa
en Competencias Petrolera de los Institutos
de estudio propuesto en la
Profesionales por los Tecnológicos de:
Reunión Nacional de
Institutos Tecnológicos Superior de Coatzacoalcos,
Diseño Curricular de la
del 17 de agosto de Minatitlán, Superior de Poza Rica,
Carrera de Ingeniería
2009 al 19 de febrero de Superior de Tantoyuca y Superior
Petrolera.
2010. de Venustiano Carranza.
Reunión Nacional de
Representantes de los Institutos
Consolidación de los
Instituto Tecnológico Tecnológicos de:
Programas en
Superior de Poza Rica Superior de Coatzacoalcos,
Competencias
del 22 al 26 de febrero Minatitlán, Superior de Poza Rica,
Profesionales de la
de 2010. Superior de Tantoyuca y Superior
Carrera de Ingeniería
de Venustiano Carranza.
Petrolera.
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6. 5.- OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO
Analizar y aplicar los principios y las leyes de la estática en la solución de problemas de
partículas y cuerpos rígidos sujetos a la acción de fuerzas.
6.- COMPETENCIAS PREVIAS
• Notación científica.
• Sistemas de unidades (Sistema Inglés y Sistema Internacional)
• Concepto de vector y magnitud escalar.
• Componentes de un vector (Origen, magnitud, dirección y sentido).
• Operaciones básicas vectoriales (Suma, resta, producto punto y producto vectorial).
• Dibujo a mano alzada y dibujo isométrico.
7.- TEMARIO
Unidad Temas Subtemas
1.1 Introducción
1.2 Concepto de fuerza, vector
1.3 Descomposición de fuerzas en 2 y 3
1 Análisis de la partícula. dimensiones (expresión de fuerzas con
vectores unitarios, cosenos directores)
1.4 Sistema de fuerzas concurrentes
1.5 Equilibrio de una partícula.
2.1 Fuerzas internas y externas
2.2 Principio de transmisibilidad.
2.3 Diagrama de cuerpo libre (tercera ley de
Newton).
2.4 Momento de una fuerza con respecto a un
punto.
2.5 Momento de una fuerza con respecto a un eje.
2.6 Par de fuerzas.
2.7 Descomposición de una fuerza en una fuerza y
2 Análisis del cuerpo rígido. un par.
2.8 Sistemas equivalentes de fuerzas
2.9 Fuerzas coplanares.
2.10 Fuerzas concurrentes.
2.11 Restricciones al movimiento y fuerzas
reactivas.
2.12 Equilibrio en cuerpos rígidos sujetos a
sistemas de fuerzas.
2.13 Determinación de reacciones por medio de
sistemas equivalentes.
3.1 Introducción.
3.2 Análisis de armadura en el plano (métodos de
Métodos de análisis de nodos y secciones).
3
estructuras. 3.3 Análisis de marcos isostáticos.
3.4 Análisis de máquinas de baja velocidad.
3.5 Método del trabajo virtual.
4 Propiedades de áreas 4.1. Introducción.
6

7. planas y líneas. 4.2. Primer momento de líneas y áreas (centroides
y centros de gravedad de áreas por integración
y compuestas).
4.3. Segundo momento de área (simple, polar de
área, teorema de ejes paralelos en 2
dimensiones, segundo momento de áreas
compuestas).
5.1 Fricción.
5.2 Fricción seca.
5 Fricción. 5.3 Leyes de fricción.
5.4 Coeficientes y ángulos de fricción.
5.5 Análisis en planos inclinados.
8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS
El profesor debe:
Ser conocedor de la disciplina que está bajo su responsabilidad, conocer su origen y
desarrollo histórico para considerar este conocimiento al abordar los temas. Desarrollar la
capacidad para coordinar y trabajar en equipo; orientar el trabajo del estudiante y potenciar
en él la autonomía, el trabajo cooperativo y la toma de decisiones. Mostrar flexibilidad en el
seguimiento del proceso formativo y propiciar la interacción entre los estudiantes. Tomar en
cuenta el conocimiento de los estudiantes como punto de partida y como obstáculo para la
construcción de nuevos conocimientos.
• Estimar mediante un examen diagnóstico el nivel de aprendizaje y comprensión de
los conocimientos previos, con objeto de homogeneizarlos.
• Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en distintas
fuentes.
• Inducir y propiciar el razonamiento matemático relacionado con las leyes de la
estática.
• Propiciar el uso de las nuevas tecnologías en el desarrollo de los contenidos de la
asignatura.
• Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio
argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración entre los
estudiantes.
• Desarrollar la enseñanza problemática aplicada a la Ingeniería Petrolera.
• Llevar a cabo actividades prácticas que promuevan el desarrollo de habilidades para
la experimentación, tales como: observación, identificación manejo y control de
variables y datos relevantes, planteamiento de hipótesis, de trabajo en equipo.
• Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicación de los conceptos,
modelos y metodologías que se van aprendiendo en el desarrollo de la asignatura.
• Propiciar el uso adecuado de conceptos, y de terminología científico-tecnológica.
• Organizar sesiones grupales de discusión y análisis de conceptos y temas
fundamentales.
• Proponer problemas que permitan al estudiante la integración de contenidos de la
asignatura y entre distintas asignaturas, para su análisis y solución.
• Relacionar los contenidos de la asignatura con el cuidado del medio ambiente; así
como con las prácticas de una ingeniería con enfoque sustentable.
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8. • Observar y analizar fenómenos y problemáticas propias del campo ocupacional.
• Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de estudios para
desarrollar una visión interdisciplinaria en el estudiante.
• Relacionar los contenidos de la asignatura con el cuidado del medio ambiente; así
como con las prácticas de una Ingeniería Petrolera sustentable.
• Cuando los temas lo requieran, utilizar medios audiovisuales para una mejor
comprensión del estudiante.
• Propiciar el uso de las nuevas tecnologías en el desarrollo de la asignatura (hoja de
cálculo, bases de datos, graficador, Internet, etc.).
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9. 9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN
La evaluación puede ser considerada, en sentido estricto, un conjunto de actividades que se
realizan, como parte del proceso de aprendizaje, para obtener información confiable acerca
del logro de los objetivos previstos en este programa de estudio. Desde un punto de vista
más amplio, la evaluación es un proceso integral, sistemático y gradual que permite valorar:
• Revisión de problemas resueltos aplicados a la Ingeniería Petrolera..
• Revisión de resultados presentados en los reportes de las prácticas del laboratorio y
visitas industriales.
• Reportes de investigación.
• Aplicación de exámenes escritos.
• Participación y desempeño integral del estudiante.
10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE
Unidad 1: Análisis de la Partícula.
Competencia Específica a
Actividades de Aprendizaje
Desarrollar
Analizar y resolver problemas • Realizar y discutir una revisión bibliográfica
relacionados con la Ingeniería donde identifique la importancia del estudio de
Petrolera que impliquen equilibrio de la Estática dentro de la Ingeniería Petrolera.
una partícula sometida a la acción de Con base en esta discusión formalizar el
fuerzas. concepto equilibrio mecánico y a partir de ello,
definir el equilibrio de una partícula sometida a
la acción de fuerzas.
• Investigar los métodos de análisis y solución de
problemas relacionados el análisis del equilibrio
de una partícula bajo la acción de fuerzas.
• Investigar y elaborar hojas de cálculo que
muestren el uso de los sistemas de unidades
(inglés e internacional) utilizados en diversos
cálculos de Ingeniería Petrolera.
• Analizar sistemas de su entorno desde un
punto de vista material. Concretar ese análisis
en describir el concepto de fuerza y sus
características.
• Elaborar un diagrama y discutir sobre las
implicaciones a considerar en el análisis de una
partícula y un cuerpo rígido.
• Dibujar el plano cartesiano y expresar una
fuerza en función de vectores unitarios y sus
correspondientes cosenos directores.
• Resolver problemas para determinar la
resultante de un sistema de fuerzas
concurrentes.
• Identificar mediante la realización de un
experimento el equilibrio de una partícula en el
espacio.
• Afinar los conocimientos adquiridos mediante la
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10. resolución de problemas de equilibrio y
discutirlos en grupos de trabajo.
• Analizar otros sistemas con el mismo
propósito.
Unidad 2: Análisis del Cuerpo Rígido.
Competencia Específica a
Actividades de Aprendizaje
Desarrollar
Explicar mediante la aplicación de los • Investigar, discutir y formalizar en forma grupal
conceptos de equilibrio el las características que permiten diferenciar entre
comportamiento de cuerpo rígido y los fuerzas internas, fuerzas externas e identificarlas.
fenómenos involucrados para la • Realizar experimentos que permitan la reflexión y
solución de problemas. comprensión del principio de transmisibilidad de
fuerzas.
• Realizar una revisión bibliográfica respecto al
concepto y función matemática que se ajusta
para calcular el momento de una fuerza con
respecto a un punto.
• Formalizar a partir de lo anterior el concepto de
momento y resolver problemas de pares de
fuerza.
• Investigar, resolver y discutir problemas donde se
transforme una fuerza a un sistema fuerza-par.
• Investigar, resolver y discutir problemas donde se
transforme un sistema de fuerzas a un sistema
equivalente.
• Elaborar y analizar diagramas de cuerpo libre.
• Aplicar las condiciones de equilibrio en
situaciones donde pueden ocurrir movimientos y
determinar sus reacciones.
• Determinar las reacciones empleando sistemas
equivalentes.
Unidad 3: Métodos de Análisis de Estructuras.
Competencia Específica a
Actividades de Aprendizaje
Desarrollar
Aplicar los conocimientos adquiridos • En grupo elaborar diagramas que permitan
en el análisis y resolución de identificar los diferentes tipos de estructuras.
problemas de diferentes tipos de • Investigar, analizar y aplicar el método de
estructuras. Calcular las fuerzas nodos en el cálculo de las fuerzas internas a
internas de estructuras empleando las que esta sometida una estructura.
métodos específicos en estructuras • Investigar, analizar y aplicar el método de
planas. secciones en el cálculo de las fuerzas internas
a las que esta sometida una estructura.
• En grupos de trabajo analizar y discutir fuerza
y pares internos en un marco isostático.
• Investigar y discutir en grupo el principio del
trabajo virtual.
• Calcular las fuerzas internas a que están
sometidas las estructuras por el método del
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11. trabajo virtual.
Unidad 4: Propiedades de Áreas Planas y Líneas.
Competencia Específica a
Actividades de Aprendizaje
Desarrollar
Analizar y resolver problemas que • Investigar, discutir y analizar los
involucren áreas planas y líneas para conceptos: centroide, centros de gravedad,
determinar los centroides de áreas y primer momento de línea y área y segundo
líneas así como el segundo momento momento de área.
de área. • Formalizar investigación mediante la
aplicación en la solución de problemas
donde se calcule:
• El primer momento de líneas y áreas.
• Los centroides y centros de gravedad de
áreas por integración.
• Los centroides y centros de gravedad de
áreas compuestas.
• El segundo momento de áreas simples por
integración.
• El segundo momento de áreas compuestas
por el teorema de los ejes paralelos.
Unidad 5: Fricción.
Competencia Específica a
Actividades de Aprendizaje
Desarrollar
Mediante el análisis de los principios • Investigar, discutir y analizar el concepto de
de la fricción seca y la información real fricción, su importancia en Ingeniería Petrolera y
plantear y formular las funciones establecer la diferencia entre fricción seca y
matemáticas y sus restricciones que fricción de fluido.
permitan la resolución de problemas • Analizar e Identificar mediante la realización de
relacionados con la fricción. un experimento las leyes de fricción y establecer
el coeficiente de fricción.
• Aplicar las leyes de fricción seca a la solución de
problemas.
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12. 11.- FUENTES DE INFORMACIÓN
1. Hibbeler, R. C., Mecánica Vectorial para Ingenieros: Estática, 1a edición, Ed. Pearson
Educacion.
2. Hibbeler, R. C., Ingeniería Mecánica Estática, 12a edición, Ed. Pearson Educacion.
3. Bedford A., Fowler W., Mecánica para Ingeniería Estática, 5a edición, Ed. Pearson
Educación.
4. Nelson, E.W, Mecánica Vectorial: Estática y Dinámica, 5a edición, Ed. McGraw- Hill.
5. Beer, F. P. y Johnston, E. R. Mecánica Vectorial para Ingenieros: Estática, 8a edición,
Ed. McGraw – Hill.
6. Soutas R W. / Inman D. J., Ingeniería Mecánica Estática Edición Computacional, 1a
edición, Ed. Cengage Learning.
7. Das Kassimali, Sami, Mecánica para Ingenieros: Estática, 1a edición, Ed. Limusa.
8. Meriam, J. L., Mecánica para Ingenieros. Vol. 01: Estática, 3a edición, Ed. Reverté.
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13. 12.- PRÁCTICAS PROPUESTAS.
1. Visitas a talleres y laboratorios donde se visualice la importancia de la aplicación de
la estática y su relación con área ocupacional de la Ingeniería Petrolera.
2. Elaborar prototipos didácticos simples para demostrar las leyes de la estática.
3. Resolver problemas mediante el uso de software.
4. Realizar un experimento donde se observe el equilibrio de una partícula en el
espacio.
5. Determinación experimental de la constante de rigidez de resortes (K) para el análisis
de fuerzas concurrentes.
6. Comprobar la primera Ley de Newton mediante el uso de dinamómetros.
7. Análisis del principio de poleas en sistemas mecánicos.
8. Determinación experimental del momento de una fuerza para cuerpos rígidos.
9. Comprobación experimental de la segunda Ley de Newton.
10. Estudio de los cuerpos en caída libre.
11. Cálculo del coeficiente de fricción estático y dinámico.
12. Determinación del diagrama de esfuerzo-deformación (tensión y compresión).
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