Revista del proyecto

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Deducción de la ecuación de la distancia en M.R.U.V o M.R.U.A.

Experimero de Cantidad de movimento o Impulso

Cantidad de Movimiento Lineal o Impulso

En este tema me enfocare a dos conceptos en lo particular, cantidad de movimiento e impulso y la ley de la conservación de la cantidad de movimiento, la ley de la conservación se movimiento se utiliza en casos donde las leyes de Newton no aplican, por ejemplo en objetos que se mueven con mucha rapidez como el caso de la luz u objetos muy pequeños a nivel atómico.

La cantidad de movimiento es un vector con magnitud (mv) y dirección la del vector velocidad (v), la cantidad de movimiento nos sirve para calcular la cantidad de movimiento de un objeto en un momento determinado, mientras que la expresión  F * t  se la denomina impulso que es igual a m*v  y nos indica la magnitud de la fuerza aplicada en un tiempo determinado.

Para poder manejar los cálculos en cantidad de movimiento es necesario conocer sus unidades, las unidades de magnitud de la cantidad de movimiento son las de masa por rapidez, osea, kg*m/s.

El impulso se puede definir como la variación en la cantidad de movimiento que experimenta un objeto, el término impulso se asocia con la segunda ley de newton donde se dan los créditos a Isaac Newton, el impulso es una cantidad vectorial, su dirección es la de la fuerza neta F, y su magnitud es el producto de la magnitud de la fuerza neta y el tiempo en que ésta actúa.

RELACIÓN ENTRE IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO LINEAL

Cuando se le suministra un impulso a un cuerpo, éste cambia su cantidad de movimiento.

Video explicativo de un experimento de impulso.

Videos de la web.

Experimento de torque

Definición de Torque

Cuando se aplica una fuerza en algún punto de un cuerpo rígido, dicho cuerpo tiende a realizar un movimiento de rotación en torno a algún eje.

Ahora bien, la propiedad de la fuerza aplicada para hacer girar al cuerpo se mide con una magnitud física que llamamos torque o momento de la fuerza.

Entonces, se llama torque o momento de una fuerza a la capacidad de dicha fuerza para producir un giro o rotación alrededor de un punto. 

En el caso específico de una fuerza que produce un giro o una rotación, muchos prefieren usar el nombre torque y no momento, porque este último lo emplean para referirse al momento lineal de una fuerza.

Para explicar gráficamente el concepto de torque, cuando se gira algo, tal como una puerta, se está aplicando una fuerza rotacional. Esa fuerza rotacional es la que se denomina torque o momento.

Cuando empujas una puerta, ésta gira alrededor de las bisagras. Pero en el giro de la puerta vemos que intervienen tanto la intensidad de la fuerza como su distancia de aplicación respecto a la línea de las bisagras. 

Entonces,  considerando estos dos elementos, intensidad de la fuerza y distancia de aplicación desde su eje, el momento de una fuerza  es, matemáticamente,  igual al producto de la intensidad de la fuerza (módulo) por la distancia desde el punto de aplicación de la fuerza hasta el eje de giro.

Expresada como ecuación, la fórmula es

 M = F • d

F = fuerza aplicadaDonde M es momento o torque

d = distancia al eje de giro

El torque se expresa en unidades de fuerza-distancia, se mide comúnmente en Newton metro (Nm).

Si en la figura de la izquierda la fuerza F vale 15 N y la distancia d  mide 8 m, el momento de la fuerza vale:

M = F  •  d = 15 N  •  8 m = 120 Nm

La distancia  d  recibe el nombre de “brazo de la fuerza”.

Una aplicación práctica del momento de una fuerza es la llave mecánica (ya sea inglesa o francesa) que se utiliza para apretar tuercas y elementos similares. Cuanto más largo sea el mango (brazo) de la llave, más fácil es apretar o aflojar las tuercas.

 Para apretar una tuerca se requiere cierta cantidad de torque sin importar el punto en el cual se ejerce la fuerza. Si aplicamos la fuerza con un radio pequeño, se necesita más fuerza para ejercer el torque. Si el radio es grande, entonces se requiere menos fuerza para ejercer la misma cantidad de torque.

Experimento de torque.

Videos de la web.

Lanzamiento de proyectil

A continuacion el experimento realizado.

Medidas que se usaron.

 Elaborando el experimento.

Diferencia de roce estatico y cinetico

Diferencia entre roce estático y cinético

La fricción es uno de los muchos fenómenos cotidianos físicos que tendemos a pasar por alto e incluso dar por sentado. Cuando pensamos en la fricción, por lo general la vemos en términos negativos. Por ejemplo, el automóvil promedio consume aproximadamente el 20 por ciento de la potencia del motor sólo para superar la fuerza de la fricción. Cada vez que hacemos trabajo físico, normalmente debemos vencer tales fuerzas. Sin embargo, la fricción también tiene algunos aspectos positivos. Para empezar, no seríamos capaces de caminar sin ella, sería imposible escribir sin fricción y muchos edificios y estructuras no se mantendrían de pie en su ausencia.

Los dos tipos de fricción

Existen dos tipos básicos de fricción: estática y cinética. La fricción es tratada como una fuerza por los matemáticos y físicos, y se aplica en la segunda ley de Isaac Newton, en la que la fuerza es igual a masa por aceleración. La estática es la fuerza de fricción aplicada a los cuerpos en reposo. Un ejemplo de esto es cuando se coloca un bloque de hormigón en un tejado inclinado y el bloque permanece en reposo. La fricción estática es lo que impide que se caiga del techo. La fricción cinética es la fuerza de fricción que actúa en contra de los cuerpos en movimiento. Si empujamos el bloque de hormigón hacia arriba del techo, hay que ejercer una fuerza lo suficientemente fuerte como para superar tanto la fuerza de fricción como el peso del bloque.

Fricción estática

La fricción estática es de hecho una relación entre dos superficies que están en contacto y en reposo. La fuerza máxima de roce estático de dos objetos en contacto es igual a la cantidad más pequeña de fuerza requerida para iniciar el movimiento entre ellos. La fricción estática se define matemáticamente como: F (s) es menor que o igual a u * N Donde F (s) = fuerza de fricción estática, u = coeficiente de fricción y N = fuerza requerida para crear movimiento. El coeficiente de fricción es un valor menor a 1 y es una función de las propiedades de la superficie. Las superficies más rugosas tendrían un valor de coeficiente más bajo, mientras que las superficies lisas o lubricadas tienen valores más altos.

Fricción cinética

Al igual que con la fricción estática, la fricción cinética es también una relación entre las dos superficies de los objetos implicados. La fuerza de fricción cinética de los dos objetos que están en movimiento relativo se define matemáticamente como: F (k) = u * N Donde F (k) = fuerza de fricción cinética, u = coeficiente de fricción, y N = fuerza requerida para crear movimiento. El coeficiente de fricción es un valor menor a 1 y es una función de las propiedades de la superficie. Las superficies más rugosas tendrían un valor de coeficiente más bajo, mientras que las superficies lisas o lubricadas tienen valores más altos.

Diferencia de masa y peso

Concepto de masa

La palabra masa tiene varias acepciones. Es un vocablo que proviene etimológicamente del latín “massa”. En Física se llama masa, a la materia contenida en un cuerpo relacionada con la unidad de volumen. Se revela por su peso. La unidad de masa es el kilogramo. La masa atómica es el peso comparado de un núcleo atómico. La unidad de masa atómica es la doceava parte del carbono-12 y se simboliza con la letra u. La relación entre masa y energía fue enunciada por Einstein: “La energía es proporcional a la masa de la que procede”.

El cuerpo opone resistencia a su estado de quietud o a la variación de su movimiento, y esa representación de resistencia es la masa, que no se identifica con el peso, ya que éste es variable según la gravedad, y la masa es constante. El peso es una fuerza.

Concepto de peso

 La palabra peso proviene del término latino pensum. En primer, este concepto puede ser definido como la fuerza con la que el planeta tierra atrae a los cuerpos. Sin embargo, la palabra peso puede ser interpretada de diversas formas, según la disciplina desde la cual sea tratada.

Desde la física se entiende al concepto de peso como la fuerza que ejerce un determinado cuerpo sobre el punto en que se encuentra apoyado. El mismo encuentra su origen en la aceleración de la gravedad. Desde la física resulta elemental distinguir dos conceptos que suelen ser confundidos o utilizados como sinónimos, que son el de masa y peso.

• En primer lugar el peso no es una propiedad particular de los cuerpos, sino que el mismo se ve condicionado por al campo gravitatorio en el cual se hallan los mismos, es decir los cuerpos.
• En cambio, el concepto de masa hace referencia a la cantidad de materia que posee el cuerpo que se estudia. Es decir que la masa de un cuerpo es igual en el planeta tierra o en la luna, mientras que el peso variará notablemente.

El peso de un determinado cuerpo se calcula a partir de la multiplicación entre la masa y la aceleración de la gravedad. La unidad en la que se expresará el resultado son unidades de fuerza,  la que determinó el sistema internacional de unidades es el newton, comúnmente abreviada con la letra N.  Dentro del sistema técnico se utiliza la unidad llamada kilogramo/ fuerza, que suele ser abreviada como Kgf.

Diferencia entre masa y peso

La masa y el peso son diferentes propiedades, que se definen en el ámbito de la física. La masa es una medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo mientras que el peso es una medida de la fuerza que es causada sobre el cuerpo por el campo gravitatorio. Las unidades que utiliza la masa son los kilogramos, libras, arrobas, toneladas... mientras el peso utiliza newton kilopondios y dynas

Por lo tanto la masa de un objeto no cambiará de valor sea cual la ubicación que tenga sobre la superficie de la Tierra(suponiendo que el objeto no está viajando a velocidades relativistas con respecto al observador), mientras que si el objeto se desplaza del ecuador al Polo Norte, su peso aumentará aproximadamente 0,5 % a causa del aumento del campo gravitatorio terrestre en el Polo.

En forma análoga, en el caso de astronautas que se encuentran en condiciones de micro gravedad, no es preciso realizar ningún esfuerzo para levantar objetos del piso del compartimento espacial; los mismos “no pesan nada”. Sin embargo, dado que los objetos en micro gravedad todavía poseen su masa e inercia, un astronauta debe ejercer una fuerza diez veces más grande para acelerar un objeto de 10 kilogramos a la misma tasa de cambio de velocidad que la fuerza necesaria para acelerar un objeto de 1 kilogramo.

En la Tierra, una simple hamaca puede servir para ilustrar las relaciones entre fuerza, masa y aceleración en un experimento que no es influido en forma apreciable por el peso (fuerza vertical descendente). Si nos paramos detrás de un adulto grande que este sentado y detenido en la hamaca y le damos un fuerte empujón, el adulto se acelerará en forma relativamente lenta y la hamaca solo se desplazará una distancia reducida hacia adelante antes de comenzar a moverse en dirección para atrás. Si ejerciéramos la misma fuerza sobre un niño pequeño que estuviera sentado en la hamaca se produciría una aceleración mucho mayor, ya que la masa del niño es mucho menor que la masa del adulto.

Experimento de ley de Newton

Tercera ley de newton.

Materiales:

Papel, cera, tijera, marcador, agua, un recipiente y un poquito de jabon.

Explicacion.

En el caso del jabon y la flecha, el jabon intenta escapar por el canal de la flecha y crea una fuerza, empujando a la flecha hacia el lado opuesto de donde salio el jabon.

Movimiento relativo y Fuerza

Ejercicio de movimiento relativo

Ejercicio de Fuerza

Prueba #1 Resuelta.

Ejercicio.

Análisis dimensional

El análisis dimensional es una herramienta que permite simplificar el estudio de cualquier fenómeno en el que estén involucradas muchas magnitudes físicas en forma de variables independientes. Su resultado fundamental, el teorema π de Vaschy-Buckingham (más conocido por teorema π) permite cambiar el conjunto original de parámetros de entrada dimensionales de un problema físico por otro conjunto de parámetros de entrada adimensionales más reducido. Estos parámetros adimensionales se obtienen mediante combinaciones adecuadas de los parámetros dimensionales y no son únicos, aunque sí lo es el número mínimo necesario para estudiar cada sistema. De este modo, al obtener uno de estos conjuntos de tamaño mínimo se consigue:

• Analizar con mayor facilidad el sistema objeto de estudio
• Reducir drásticamente el número de ensayos que debe realizarse para averiguar el comportamiento o respuesta del sistema.

El análisis dimensional es la base de los ensayos con maquetas a escala reducida utilizados en muchas ramas de la ingeniería, tales como la aeronáutica, la automoción o laingeniería civil. A partir de dichos ensayos se obtiene información sobre lo que ocurre en el fenómeno a escala real cuando existe semejanza física entre el fenómeno real y el ensayo, gracias a que los resultados obtenidos en una maqueta a escala son válidos para el modelo a tamaño real si los números adimensionales que se toman como variables independientes para la experimentación tienen el mismo valor en la maqueta y en el modelo real. Así, para este tipo de cálculos, se utilizan ecuaciones dimensionales, que son expresiones algebraicas que tienen como variables a las unidades fundamentales y derivadas, las cuales se usan para demostrar fórmulas, equivalencias o para dar unidades a una respuesta.Finalmente, el análisis dimensional también es una herramienta útil para detectar errores en los cálculos científicos e ingenieriles. Con este fin se comprueba la congruencia de las unidades empleadas en los cálculos, prestando especial atención a las unidades de los resultados.

Video explicativo 1:

Video explicativo 2:

Variable

Es la magnitud que puede influir en el estado de un sistema físico. Por ejemplo: peso, velocidad, fuerza, etc. Las magnitudes pueden ser escalares o vectoriales.

Las  variables de la fisica principalmente son espacio (distancia), velocidad, aceleración y tiempo, pero las principales unidades son las de masa(kg), tiempo(seg), y distancia(m).

Variables fisicas y unidades.

Espacio significa todo lo que nos rodea y a diferentes conceptos en distintas disciplinas.

El tiempo es una magnitud física con la que medimos la duración o separación de acontecimientos, sujetos a cambio, de los sistemas sujetos a observación; esto es, el período que transcurre entre el estado del sistema cuando éste presentaba un estado X y el instante en el que X registra una variación perceptible para un observador (o aparato de medida).

La  distancia entre dos puntos del espacio euclídeo equivale a el segmento de la longitud de la recta que los une, expresado numéricamente. En espacios más complejos, como los definidos en la geometria no euclidiana, el «camino más corto» entre dos puntos es un segmento de curva.

Es  una magnitud fisica de carácter vectorial que expresa la distancia recorrida por un objeto por unidad de tiempo. Se representa por  o . Sus dimensiones son [L]/[T]. Su unidad en el sistema internacional es el m/s.

La masa, en física, es una medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo.

La  aceleración es una magnitud vectorial que nos indica el cambio de velocidad por unidad de tiempo. En el contexto de la mecanica vectorial newtoniana se representa normalmente por  o  y su modulo por . Sus dimensiones son . Su unidad en el sistema internacional es el m/s2.

Mapa mental vector.

VECTOR

Un vector tiene tres características esenciales: módulo, dirección y sentido. Para que dos vectores sean considerados iguales, deben tener igual módulo, igual dirección e igual sentido.

Los vectores se representan goemétricamente con flechas y se le asigna por lo general una letra que en su parte superior lleva una pequeña flecha de izquierda a derecha como se muestra en la figura. 

 

Muestra las principales características de un vector

Módulo: está representado por el tamaño del vector, y hace referencia a la intensidad de la magnitud ( número). Se denota con la letra solamente A o |A|

• Vectores de igual módulo. Todos podrían representar, por ejemplo, una velocidad de 15 km/h, pero en distintas direcciones, por lo tanto todos tendrían distinta velocidad.
• Vectores de distinto módulo. Se espera que el vector de menor tamaño represente por ejemplo una velocidad menor que la de los demás.
• Vectores de distinto módulo: Así, los vectores de la figura podrían representar velocidades de 20 km/h, 5 km/h y 15 km/h, respectivamente. 
  

                                                                        Vectores con igual módulo, pero distintas direcciones

Dirección: corresponde a la inclinación de la recta, y representa al ángulo entre ella y un eje horizontal imaginario ( ver figura 2) . También se pueden utilizar los ejes de coordenadas cartesianas(x, y y z) como también los puntos cardinales para la dirección.

• Vectores de distinto módulo: Dos vectores tienen la misma dirección cuando la inclinación de la recta que los representa es la misma, es decir, cuando son paralelos.
• Vectores de igual dirección: Sin importar hacia dónde apuntan o cuál es su tamaño, los vectores de la figura son paralelos, por lo que tienen la misma dirección.  
  

                                                         Muestra tres vectores de distinto módulo, pero igual dirección y sentido
Sentido: está indicado por la punta de la flecha. (signo positivo que por lo general no se coloca, o un signo negativo). No corresponde comparar el sentido de dos vectores que no tienen la misma dirección, de modo que se habla solamente de vectores con el mismo sentido o con sentido opuesto.

Representa dos vectores con igual módulo, dirección, pero sentidos contrarios