domingo, 9 de febrero de 2014

UNIDAD CUATRO : Leyes de Newton

Leyes de Newton 




Durante muchos siglos se intentó encontrar leyes fundamentales que se apliquen a todas o por lo menos a muchas experiencias cotidianas relativas al movimiento. Fue un tema central central de la filosofía natural. No fue sino hasta la época de Galileo y Newton se efectuaron dramáticos progresos en la resolución de esta búsqueda.
Isaac Newton (1642-1727), nacido en el año que murió Galileo, es el principal arquitecto de la Mecánica , clásica, la cual se resume en sus tres leyes del movimiento.
Antes de la época de Galileo, la mayoría de los pensadores o filósofos sostenían que se necesitaba alguna influencia externa o "fuerza"  para mantener a un cuerpo en movimiento. se creía que para  que un cuerpo se moviera con velocidad constante en línea recta necesariamente tenia que impulsarlo algún agente externo de otra manera, naturalmente se detendría.

Las tres leyes de Newton del movimiento son las llamadas leyes clásicas  del movimiento.
Ellas iluminaron por 200 años el conocimiento científico y no fueron objetadas hasta que Albert Einstein desarrolló la teoría de la relatividad en 1905

Antes de empezar conociendo las leyes de Newton es preciso definir dos términos :

Inercia : Es la propiedad, que presenta todo objeto, de oponerse cuando se le quiere cambiar su estado de movimiento ,cualquiera que este sea   

Fuerza Neta : Es la resultante de la suma de todas las fuerzas que pudieran estar actuando sobre un objeto. se denota así :



PRIMERA LEY DE NEWTON 


  Establece que :

"Todo objeto en estado de reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, mantendrá su estado de movimiento siempre que sobre él no actúe una fuerza neta diferente de cero".

Esto significa , que si sobre un objeto la fuerza neta o resultante actuando sobre él es cero o nula, el objeto mantendrá su estado de movimiento, ya sea éste de reposo o de velocidad constante (M .R. U)

Un ejemplo de esta ley puede encontrarse en el movimiento de los meteoritos y asteroides, que vagan por el espacio exterior en línea recta a velocidad constante ,siempre que no se encuentra cercanos a un cuerpo celeste que los desvíe de su trayectoria rectilínea, por la fuerza de atracción que éstos ejercerían sobre ellos.

A la primera ley de Newton se le acostumbra llamar "Ley de la inercia" y matemáticamente se la  representa por la siguiente expresión:




SEGUNDA LEY DE NEWTON


Establece que :

"Cuando sobre un objeto la fuerza neta o resultante que sobre él actúa es diferente de cero , el objeto experimentará un cambio en su estado de movimiento"

Es decir , su velocidad cambia y por lo tanto aparece una aceleración, la misma que es directamente proporcional a la fuerza neta e inversamente proporcional a la masa.



Esto indica que si  la fuerza neta aumenta, la aceleración también aumenta , mientras que por el contrario si la masa aumenta , la aceleración disminuye.

La segunda ley de Newton también se la conoce como "Ley del movimiento" y matemáticamente se escribe de la siguiente forma :



De esta expresión nos podemos dar cuenta que la aceleración y la fuerza neta tienen la misma dirección.

Ejemplos :


  1. La aceleración que adquiere un cuerpo en caída libre.
  1. La distancia y velocidad a la que se debe de colocar un satélite para que mantenga su movimiento orbital alrededor de la Tierra.
  1. Determinar la fuerza necesaria que debe de aplicarse a un tren para acelerarlo a      100 Km por hora en 10 minutos.




TERCERA LEY DE NEWTON 


Establece que :
"Las fuerzas en la naturaleza vienen en pares, por lo que, si un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, el segundo objeto ejerce una fuerza sobre el primero de igual magnitud , pero en dirección contraria a la primera".

Las fuerzas no pueden venir solas sino en parejas , ya que en ellas son productos de una interacción mutua entre objetos.

Los ejemplos gráficos que  a continuación describimos nos ayudaran a una mejor compresión de la tercera ley de Newton, tan fundamentalmente para analizar multitud de fenómenos en la naturaleza .

Ejemplos :



















SIMULADORES EXPLICANDO LAS LEYES DE NEWTON 

http://ceres.tucansys.com/sco011/Index.htm?e=27&q=1&d=1

Con este simulador explicaremos sobre la primera ley de Newton y el experimento de Galileo por medio de simuladores 

http://ceres.tucansys.com/sco012/Index.htm?e=27&q=1&d=1

Con este simulador explicaremos sobre la segunda ley de Newton en la cual tenemos un cuerpo en donde existe la normal y el peso donde tenemos velocidad y aceleración 


http://ceres.tucansys.com/sco013/Index.htm?e=27&q=1&d=1

Este simulador explica sobre la tercera ley de Newton en donde tenemos un bloque que se le aplica una fuerza y otra fuerza aplicada sobre un plano , donde tenemos la masa de dicho bloque y un coeficiente de fricción 









lunes, 20 de enero de 2014

UNIDAD TRES : Cinematica

Movimiento Rectilineo Uniforme (M.R.U)

Cuando el movimiento de una particula es tal que recorre distancias iguales para los mismos intervalos de tiempo , se dice que esta partícula tiene un movimiento uniforme y su rapidez media es constante. Gráficamente  lo podemos representar de la siguiente de la siguiente forma :


Donde:

si al analisis anterior lo restringimos a una misma direccion, entonces no sólo su rapidez media será constante, sino que ahora su velocidad media y su dirección también serán constantes, como lo mostramos en forma gráfica a continuación:



Donde:


Dado que  la partícula mantiene una misma dirección, la trayectoria que describe será una linea recta, de alli que el movimiento recibe el nombre de rectilíneo y ya que su rapidez media es constante recibe el nombre de uniforme tambien.
En resumen , siempre que una particula se mueva con velocidad constante su movimiento será rectilineo uniforme.

Movimiento Vertical 

El movimiento vertical , o caida libre o tiro vertical es un caso particular del movimiento rectilineo uniformemente variado en el cual la aceleración es el valor de la gravedad. Se plantean las mismas ecuaciones que en el M.R.U.V pero a estas ecuaciones se les cambian los subíndices.
Para resolver problemas ubicamos un sistema de referencia en el punto donde comienza el analisis del movimiento, y consideramos preferiblemente todos los vecotres que apuntes hacia arriba como positivos.
Ecuacines del movimiento vertical 





Tabla de nomenclatura y unidades 





La aceleracion de la gravedad es un vector que apunta hacia abajo en el centro de la tierra por lo cual, lo consideramos como negativo en las ecuaciones.
De manera general se utilizará el valor de la aceleración de la gravedad como 9.8 m/sº, salvo que se indique lo contrario.

 

Analisis del Movimiento Vertical 

El cuerpo se lanza hacia arriba y cuando retorna llega al mismo nivel (altura de donde fue lanzado):





APLICACIÓN DEL M.R.U (MOVIMIENTO RETILINEO UNIFORME) EN NUESTRA VIDA DIAREA


-Al salir a dar un paseo en bicicleta  lo que estamos haciendo es recorer   ciertas distancias iguales para el mismo tiempo en una trayectoria recta.

-Cuando camino por encima de un bordillo lo que estoy haciendo tambien es recorer cierta distacia iguales para los mismos intervalos de tiempo.    


APLICACIÓN DEL MOVIMIENTO VERTICAL EN NUESTRA VIDA DIAREA


-Cuando lazo una pelota desde la terasa de mi casa existe una velocidad una caida hacia abajo donde interviene la gravedad

-Al lanzar una moneda hacia arriba en su punto mas alto su velocidad cera cero y al momento que regrese la moneda sera diferente a la velocidad inicial devido que esta con favor a la gravedad

 

IMPORTANCIA DE LA CINEMATICA EN LA INGIENERIA INDUSTRIAL




La cinematica es de gran importancia por que explica cada movimiento de cualquier cuerpo en pocas palabras sin la cinematica el por que de cada movimiento que podemos observar dentro de la ingenieria industrial ocupa una vital importancia en la cual nos sirve para poder analizar y resolver cualquir problemas que se nos presente con respecto a distancias , posicion y cosas asi .

USO DE LOS SIMULADORES

Importancia :

El uso de los simuladores nos da como recursos digital para aprender y tranferirinos conocimientos enfocandonos de una maneras mas practica clara y sencillla en la cual se puede realizar simulaciones de diferentes temas fisicos.

Descripcion de diferentes tipos de simuladores: 



http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/animaciones_files/tarzan_roz.swf
Lo que aremos con este simulador es generar un movimiento armónico de izquierda a derecha también en donde tendremos peso , rozamiento y fuerza .





Con este podremos variar el angulo de disparo y la masa del proyectil para la misma velocidad inicial de lanzamiento , se muestra los componentes de la velocidad  a lo largo de la trayectoria , la altura maxima y el alcanse.


 
Se muestra la trayectoria  de un objeto lanzado con una velocidad horizontal , vistas por un observador en reposo , por un observador en tralación uniforme y por un observasdor en traslación uniformemente acelerado




Trayectorias de una masa bajo la acción de una fuerza constante. se puede variar el módulo y la dirección d ela velocidad inicial y de la fuerza que actua