Relacionate con la Física

LEYES DE NEWTON

Son 3 principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la dinámica, en particular aquellas relativas al movimiento de los cuerpos:

PRIMERA LEY DE NEWTON

Rebate la idea aristotelica de que un cuerpo solo puede mantenerse en movimiento si se le aplica una fuerza.

Newton expone: Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme rectilineo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre el. Newton tomó en cuenta el que los cuerpos en movimiento estan sometidos constantemente a fuerzas de roce o fricción, que los frena de forma progresiva.

En caso de los cuerpos de reposo, se entiende que su velocidad es cero (0), por lo que si esta cambia es porque sobre ese cuerpo se a ejercido una fuerza neta.

EJEMPLO:

Cuando subimos a un camión tenemos que sujetarnos de una parte para no caer al ponerse en marcha y nos vemos a la necesidad de hacer algo mismo cuando el camión frene bruscamente, en ambos casos nuestra tendencia es la de conotinuar en el estado de reposo o movimiento en que nos encontramos.

SEGUNDA LEY DE NEWTON

DICE: Que el cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.

La fuerza se define simplemente en función del momento en que se aplica a un objeto, con lo que 2 fuerzas serán iguales sin causa la misma taza de cambio en momento del objeto.

Fórmulas

f=fuerza

w=peso

m=masa

g=a=aceleración

TERCERA LEY DE NEWTON

Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria, osea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto.

EJEMPLO:

Cuando un patinador hace fuerza contra la pared, retrocede como si la pared lo hubiese empujado hacia él.

EQUILIBRIO ROTACIONAL

Ocurre cuando un cuerpo o sistema no gira con respecto a algún punto, aunque exista una tendencia.

CONDICIONES DE EQUILIBRIO: esta condición de equilibrio implica que una fuerza aislada aplicada sobre un cuerpo no puede producir por si sola equilibrio y que, en un cuerpo en equilibrio, cada fuerza es igual y opuesta a la resultante de todas las demás. Asi, dos fuerzas iguales y opuestas, actuando sobre la misma línea de acción, si producen equilibrio.

El equilibrio puede ser de tres clses: estable, inestable e indiferente. Si un cuerpo está suspendido, el equilibrio será estable si el centro de gravedad está por debajo del punto de suspensión; inestable si esta por encima, e indiferente si coinciden ambos puntos.

FORMULAS

M=F*r

Donde:

M= Momento de fuerza

F= Fuerza que se aplica

r= Brazo de palanca

FRICCIÓN O ROZAMIENTO

Se define com fuerza de roamiento o fuerza de fricción, a la fuerza entre dos superficies en contacto, a aquella que se opone al movimiento entre ambas superficies (fuerza de fricción dinámica) o a la fuerza que se opone al inicio del movimiento (fuerza de fricción estática). Se genera debido a las imperfecciones, mayormente microscópicas, entre las superficies en contacto.

Estas imperfecciones hacen que la fuerza perpendicular R entre ambas superficies no lo sea perfectamente, si no que forme un ángulo con la normal (N) (el ángulo de rozamiento).

EJEMPLO

Cuando un automóvil se mueve en la carretera aparece la fuerza de fricción entre las llantas y el pavimento, así como entre el aire y el automóvil.

Existen dos tipos de rozamiento o fricción, la fricción estática (FE) y la fricción dinámica (FD).

FRICCIÓN ESTÁTICA

Es la fuerza que se opone al inicio del movimiento. Sobre un cuerpo en reposo al que se aplica una fuerza horizontal F, intervienen cuatro fuerzas:

F: la fuerza aplicada.

Fr: la fuerza de rozamiento entre la superficie de apoyo y el cuerpo, y que se opone al movimiento.

P: el peso del propio cuerpo, igual a su masa por la aceleración de la gravedad.

N: la fuerza normal, con la que la superficie reacciona sobre el cuerpo sosteniéndolo. Dado que el cuerpo está en reposo la fuerza aplicada y la fuerza de rozamiento son iguales, y el peso del cuerpo y la normal:

P= N

F= Fr

Se sabe que el peso del cuerpo (p) es el producto de su masa por la aceleración de la gravedad (g), y que la fuerza de rozamiento es el coeficiente estático por la normal:

P=N=mg

Esto es:

F=Fr=µmg

La fuerza horizontal (F) máxima que se puede aplicar a un cuerpo en reposo es igual al coeficiente de rozamiento estático por su masa y por la aceleración de la gravedad.

FRICCIÓN DINÁMICA

Dado un cuerpo en movimiento sobre una superficie horizontal, deben considerarse las siguientes fuerzas:

F: la fuerza aplicada.

Fr: la fuerza de rozamiento entre la superficie de apoyo y el cuerpo, y que se opone al movimiento.

Fi: fuerza de inercia, que se opone a la aceleración de cuerpo, y que es igual a la masa del cuerpo (m) por la aceleración que sufre (a).

P: el peso del propio cuerpo, igual a su masa por la aceleración de la gravedad.

N: la fuerza normal, que la superficie hace sobre el cuerpo sosteniéndolo.

Como equilibrio dinámico, se puede establecer que:

P=N

F=Fr=Fi

Sabiendo que:

P=N= mg

Se puede reescribir la segunda ecuación de equilibrio dinámico como:

F=(µ)(m)(g)+(m)(a)

Es decir, la fuerza resultante (F) aplicada a un cuerpo es igual a la fuerza de rozamiento.

(Fr)+(Fi), que el cuerpo opone al ser acelerado. De lo que también se puede deducir:

F/m= (µ)(g)+a

Con lo que se tiene la aceleración (a) que sufre el cuerpo, al aplicarle una fuerza (F) mayor que la fuerza de rozamiento (Fr) con la superficie sobre la que se apoya.

TRABAJO Y POTENCIA

En física, se entiende por trabajo a la cantidad de fuerza multiplicada por la distancia que recorre dicha fuerza. Esta puede se aplicada a un punto imaginario o a un cuerpo para moverlo. Pero hay que tener en cuenta también, que la dirección de la fuerza puede o no coincidir con la dirección sobre la que se está moviendo el cuerpo. En caso de no coincidir, hay que tener en cuenta el ángulo que separa estas dos direcciones.

REQUISITOS PARA REALIZAR EL TRABAJO

A. Debe haber una fuerza aplicada

B. La fuerza debe actuar a través de cierta distancia, llamada DESPLAZAMIENTO

C. La fuerza debe tener un comportamiento a lo largo del desplazamiento.

Al cumplir estas condiciones y partiendo de ellas, el trabajo se define:

“Una cantidad escalar igual al producto de las magnitudes del desplazamiento y de la componente de la fuerza en la dirección del desplazamiento”.

FÓRMULAS

T= F.cosØ ; T=F.S

T= Trabajo

F= Componente de la fuerza

S= Desplazamiento

EQUIVALENCIAS

1 JOULE (J)= 0.7376 (PIES)(libra)

1 (pie)(libra)= 1.356 J

TRABAJO TOTAL O RESULTANTE

Es la suma algebraica de los trabajos de las fuerzas individuales.

P= fuerza de impulsión Tp= Ps

W=wx=wy= peso W=mg

Fk= Trabajo de la fuerza de fricción wx=(W)(senØ)

N= Fuerza normal wy=(W)(cosØ)

µK= Coeficiente de fricción cinética Fk= (µk)(Wy)

Tf=(fk)(s)

Tw=(wx)(s)

POTENCIA

POTENCIA:

En física, potencia (símbolo P) es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo. Hay tres tipos:

1 Potencia mecánica

2 Potencia eléctrica

3 Potencia sonora

P=TRABAJO/tiempo

La unidad para la potencia es el joule por segundo “watt” (W).

Potencia mecánica: Es la potencia transmitida mediante la acción de fuerzas físicas de contacto o elementos mecánicos asociados como palancas, engranajes, etc.

Potencia eléctrica: Es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt).

Potencia sonora: es la cantidad de energía por unidad de tiempo (potencia) emitida por una fuente determinada en forma de ondas sonoras.

Energía:

Se define como la capacidad para realizar un trabajo

Energía Hidráulica: Es la energía del agua en movimiento.

Energía Calorífica: Energía que ocasiona en los cuerpos un cambio de temperatura.

Energía Química: Es la energía que se da al producirse los cambios químicos de la materia, produciendo calor, luz o electricidad.

Energía luminosa: Es una emisión de ondas electromagnéticas capaces de estimular la retina del ojo.

Energía sonora: Es la que se obtiene con la vibración o perturbación de un cuerpo sonoro que se transmite a través de los sólidos, líquidos o gases.

Energía eléctrica: Es la energía de la corriente de los electrones que a su paso por un conductor produce luz y calor.

Energía nuclear: Es la energía contenida en el núcleo del átomo.

Energía eólica: Es la energía del viento en movimiento.

Energía Potencial: Es la energía que tiene un cuerpo en reposo colocado en un lugar elevado. Es igual al trabajo realizado para poner el cuerpo en esa posición. Ejemplo

Energía Cinética: Es la energía que tienen todos los cuerpos en movimiento

En el sistema usual de Estados Unidos, se usa la libra-pie por segundo (pies x lb/s). Esta unidad de potencia NO recibe ningún nombre en especifico.

El inconveniente del watt y la libra-pie por segundo es que son unidades muy pequeñas para la mayoría de los propósitos industriales. Por eso se emplean el kilowatt y el caballo fuerza (hp) y se definen así:

1 kw= 1000 w

1 hp=550 piesxlibra/s

El watt y el kilowatt son utilizadas en la industria eléctrica en U.S.A. Y en la energia mecanica se utiliza el caballo de fuerza.

Los factores de conversión son:

1 hp=746 W =0.746 kW

1 Kw= 1.34 hp

ENERGÍA CINÉTICA Y POTENCIAL

En Física:

La energía cinética de un cuerpo es aquella energía que posee debido a su movimiento. Se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinada desde el reposo hasta la velocidad indicada. Una vez conseguida esta energía durante la aceleración, el cuerpo mantiene su energía cinética salvo que cambie su velocidad. Para que el cuerpo regrese a su estado de reposo se requiere un trabajo negativo de la misma magnitud que su energía cinética. Suele abreviarse con letra E_c oE_k (a veces también T o K).

La energía potencial es la energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración. Puede pensarse como la energía almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Suele abreviarse con la letra $\scriptstyle U$ o $\scriptstyle E_p$ .