lunes, 31 de octubre de 2011

LABORATORIO # 06

LA DINÁMICA


Se requiere una fuerza para que exista movimiento?¿Qué o quién mueve a los planetas en sus órbitas?


Estas preguntas, que durante años se hizo el hombre, fueron contestadas correctamente por Newton hacia el año 1700. En términos históricos, hace muy poco tiempo.
Utilizando las Leyes de la Dinámica y las Leyes de Kepler dedujo también las leyes de la Gravitación.
Desde Newton sabemos que una fuerza resultante neta (no neutralizada por otras) actuando sobre un cuerpo (una masa) produce siempre una aceleración.
Si una fuerza actúa sobre un objeto en reposo y lo acelera hasta que alcanza una velocidad dada, aunque deje de actuar y sobre el cuerpo no actúe ninguna otra fuerza (por supuesto tampoco la de rozamiento), el cuerpo se moverá indefinidamente con esa velocidad.
Aristóteles se equivocaba al afirmar que los cuerpos necesitaban una fuerza para moverse (aunque fuera uniformemente). Él observaba que una carreta para moverse con velocidad constante necesitaba la fuerza de los bueyes y esta fuerza no la hacía acelerar. Pero Aristóteles no tenía en cuenta las fuerzas de rozamiento que neutralizaban la fuerza de arrastre de los bueyes, excepto en los pequeños tirones.
Las cuestiones relativas a las fuerzas y el movimiento las estudia la rama de la Física llamadaDinámica[síc].
(Gobierno de ESPAÑA, S.F., 1-3)

“Una fuerza que encontraremos en muchos problemas es le peso del cuerpo: la fuerza de atracción gravitatoria ejercida sobre el cuerpo por la Tierra. La línea de acción de esta fuerza pasa siempre por un punto denominado centro de gravedad del cuerpo  (Weston, 2005, p. 21).

2ª Ley de Newton: F = m·a

Es fácil deducir que aplicando suficiente fuerza se produce un movimiento. Pero hasta el siglo XVII no se comprendió el tipo de movimiento que origina una fuerza.
Newton define magnitudes, establece fórmulas y deja claro que si hay una fuerza resultante distinta de cero el cuerpo se mueve y su velocidad va aumentando mientras la fuerza se mantenga aplicada. Cuanto más tiempo actúe, más se incrementa la velocidad.

La aplicación de las fuerzas se estudia bajo dos puntos de vista: 
Estudiando el tiempo que está aplicada (F·t = Impulso)
Midiendo el camino que recorre el objeto mientras se aplica (F·x = Trabajo)

El producto de la fuerza por el tiempo que actúa se llama IMPULSO y su valor es igual al producto de la masa por el incremento de velocidad que se produjo.
A partir de aquí se deduce la 2ª Ley de Newton: F=m·a

La masa es la constante de proporcionalidad entre la fuerza y la aceleración que le produce.
(Gobierno de ESPAÑA, S.F., 1-5)






LA APLICACION EN CLASE:










lunes, 24 de octubre de 2011

LABORATORIO # 05

En esta sesión comprenderemos mas de cerca a la componentes del equilibrio entre las fuerzas que interactúan según el cuerpo que se trabaje y evalué.




ESTÁTICA

Un diagrama de cuerpo libre muestra a un cuerpo aislado con todas las fuerzas (en forma de vectores) que actúan sobre él (incluídas, si las hay, el pesola normalel rozamiento, la tensión,  etc). No aparecen los pares de reacción, ya que los mismos están aplicados siempre en el otro cuerpo (FísicaPráctica, 2011, ¶ 1).

Ejemplos
1) Cuerpo sobre el piso con una fuerza ejercida sobre el mismo, además del peso y su normal.

Diagrama de Cuerpo Libre

2) Cuerpo sobre un plano inclinado con el peso, la fuerza normal y la fuerza de rozamiento hacia arriba.      Para hacerlo más claro puede no dibujarse el cuerpo. Para resolver ejercicios de plano inclinado suele  ser conveniente girar los ejes para que uno de ellos quede paralelo al plano.

Diagrama de Cuerpo Libre













Diagrama de Cuerpo Libre






Y para hallar sus componentes y para descomponerla:


Composición y descomposición de fuerzas

Muchas veces tenemos distintas fuerzas aplicadas a un cuerpo y en distintas direcciones. Para conocer su comportamiento lo que hacemos es calcular la fuerza resultante, equivalente a la suma de todas las fuerzas aplicadas.

Pero no siempre tenemos las coordenadas cartesianas de los vectores de las fuerzas aplicadas, sino que en la mayoría de los casos las encontramos como un módulo y un ángulo, lo que suele llamarse coordenadas polares.

Para resolver este tipo de problemas, lo que hay que hacer es descomponer a las fuerzas proyectándolas sobre los ejes por medio de relaciones trigonométricas simples, tales como seno, coseno y tangente. Una vez que tenemos cada componente proyectada, hacemos las sumas y restas sobre cada eje para luego volver a componer todo en una resultante (FísicaPráctica, 2011, p 2).

Ejemplo

F1 = 100 Newton
F2= 80 Newton

α = 20° del eje X
β = 25° del eje y




Proyectamos las fuerzas sobre los ejes



Para la F1
Por trigonometría

Cos α = F1x / F1
Sen α = F1y / F1

Entonces

F1x = Cos α F1
F1y = Sen α F1

Para la F2
Por trigonometría

Sen β = F2x / F2
Cos β = F2y / F2

Entonces

F2x = Sen β F2
F2y = Cos β F2

Luego de tener cada componente separada podemos hacer la sumatoria sobre cada eje y obtenemos una fuerza total Fx para el eje X y otra Fy para el eje Y.

Σx = + F1x – F2x
Σy = + F1y + F2y

Para hallar la resultante total hay que realizar el procedimiento inverso, es decir componer las dos fuerzas.



El módulo se calcula como la raíz cuadrada de cada componente al cuadrado:



El ángulo se puede calcular con la tangente:





  • Equilibrio de FUERZAS  aplicado en el LABORATORIO de FÍSICA


Para este experimento nos habilitaron con unos instrumentos, herramientas de laboratorio para el experimento:

  1. Partes para terminar de armar una estructura para el experimento, nos sujeta las pesas por un sistema de polea con algunos tubos que funcionan de sostén.
  2. Cuatro pesas; 1pesa grande, 2pesas regulares, 1pesa pequeña.
  3. Una cuerda resistente para sujetar las pesas atraves de un sistema de poleas.
  4. Una regla transportador de 360º sexagesimales. 




A continuación, algunas evidencias de nuestro trabajo en equipo para el desarrollo del experimento "EQUILIBRIO de FUERZAS"










Y también las evidencias de utilizar un elemento especial del laboratorio, pues son ella no podríamos desarrollar los cálculos de la actividad en laboratorio.

1er Peso= Fuerza 01

                          2do Peso= Fuerza 02

                             3er Peso= Fuerza 03

martes, 4 de octubre de 2011

Laboratorio #04

En esta sesion definiremos y tambien pondremos en practica el movimiento parabólico, pero en esta ocasion solo seria Semi-parabólico.

Presentamos dos situacion en la cual solo variamos la altura desde donde cae una esfera desde una rampa...












HERRAMIENTAS USADAS EN EL LABORATORIO

  • Rampa
  • Esfera de metal
  • Wincha
  • Plumones