Dinámica
La dinámica es la rama de la física que describe la evolución en el tiempo de un sistema físico en relación con los motivos o causas que provocan los
cambios de estado físico y/o estado de movimiento.
Fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma
de los materiales.
Fuerza
La naturaleza vectorial de una fuerza se prueba con una balanza de resorte.
La naturaleza vectorial de la fuerza
a) Una fuerza descendente F1 estira el resorte 1 cm.
b) Una fuerza descendente F2 estira el resorte 2 cm.
c) Cuando F1 y F2 son simultaneas, el resorte se estira 3.00 cm.
d) Cuando F1 es descendente y F2 es horizontal, la combinación de las dos fuerzas estira el resorte 2.24 cm.
Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él.
Si un objeto no interactúa con otros objetos, es posible identificar un marco de referencia en el que el objeto tiene aceleración cero.
En ausencia de fuerzas externas, y cuando se ve desde un marco de referencia inercial, un objeto en reposo se mantiene en reposo y un objeto en movimiento continua en movimiento con una velocidad constante (esto es, con una rapidez constante en una línea recta)
Primera ley de Newton
Masa
La masa es la propiedad de un objeto que especifica cuanta resistencia muestra un objeto para cambiar su velocidad.
La masa es una propiedad inherente de un objeto y es independiente de los alrededores del objeto y del método que se aplica para medirla.
La masa no se debe confundir con el peso. La masa y el peso son dos cantidades diferentes.
El peso de un objeto es igual a la magnitud de la fuerza gravitacional ejercida sobre el objeto y varia con la posición
Segunda ley de Newton
Cuando se ve desde un marco de referencia inercial, la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre el e inversamente proporcional a su masa.
El cambio de movimiento es directamente proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime
La unidad del SI de fuerza es el newton (N). Una fuerza de 1 N es la fuerza que, cuando actúa sobre un objeto de 1 kg de masa, produce una aceleración de 1 m/s
Ejemplo:
Un disco de hockey que tiene una masa de 0.30 kg se desliza sobre la superficie horizontal sin fricción de una pista de patinaje. Dos bastones de hockey golpean el disco simultáneamente,y ejercen las fuerzas sobre el disco que se muestran en la figura. La fuerza F1 tiene una magnitud de 5.0 N y la fuerza F2 tiene una magnitud de 8.0 N. Determine tanto la magnitud como la dirección de la aceleración del disco.
Solución:
A continuación se desarrolla el ejercicio anterior de forma diferente:
Documento Excel donde se desarrolla el ejercicio expuesto en el video:
Fuerza gravitacional y peso
Todos los objetos son atraídos hacia la Tierra. La fuerza de atracción que ejerce la Tierra sobre un objeto se llama fuerza gravitacional Fg . Esta fuerza se dirige hacia el centro de la Tierra y su magnitud se llama peso del objeto.
Fg = mg
Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: quiere decir que las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto.
Tercera ley de Newton
Si dos objetos interactúan, la fuerza F12 que ejerce el objeto 1 sobre el objeto 2 es igual en magnitud y opuesta en dirección a la fuerza F21 que ejerce el objeto 2 sobre el objeto 1.
Ejemplo:
Un semáforo que pesa 122 N cuelga de un cable unido a otros dos cables sostenidos a un soporte como en la figura. Los cables superiores forman ángulos de 37 ° y 53° con la horizontal. Estos cables superiores no son tan fuertes
como el cable vertical y se romperán si la tensión en ellos supera los 100 N. ¿El semáforo permanecerá colgado en esta situación, o alguno de los cables se romperá?
Solución:
De las anteriores resuelvo la ecuación 1) para T2 en términos de T1 y sustituyo este valor para T2 en la ecuación 2):
Ambos valores son menores que 100 N, de modo que los cables no se romperán.
A continuación se desarrolla el ejercicio anterior de forma diferente:
Documento Excel donde se desarrolla el ejercicio expuesto en el video:
Fuerza Normal
La Fuerza Normal se define como la fuerza que ejerce una superficie sobre un cuerpo apoyado sobre ella. Esta es de igual magnitud y dirección, pero de sentido contrario a la fuerza ejercida por el cuerpo sobre la superficie. En otras palabras, es la fuerza que ejerce la superficie sobre un cuerpo que reposa en esta, y es igual y contraria a todas las fuerzas que actúen sobre la superficie, respecto a un mismo cuerpo. Esta siempre es perpendicular al plano en el que reposa el cuerpo.
Ejemplo:
Un bloque de masa m = 2 Kg. Se mantiene en equilibrio sobre un plano inclinado de ángulo θ = 60º mediante una fuerza horizontal F, como se muestra en la figura.
a) Determine el valor de F, la magnitud de F.
b) Encuentre la fuerza normal ejercida por el plano inclinado sobre el bloque (ignore la fricción)
Solución en el video a continuación:
Documento Excel donde se desarrolla el ejercicio expuesto en el video:
Ejemplo:
Dos masas están conectadas por una cuerda ligera que pasa sobre una polea sin fricción, como en la figura. Si el plano inclinado no tiene fricción y si m1 = 2 Kg. m2 = 6 Kg. y θ = 55º encuentre:
a) Las aceleraciones de las masas
b) La tensión en la cuerda
c) La rapidez de cada masa 2 seg. después de que se sueltan desde el reposo
Solución en el video a continuación:
Documento Excel donde se desarrolla el ejercicio expuesto en el video:
El rozamiento aparece cuando una cosa roza contra otra. Es la fuerza que hace que las cosas no se quieran mover. Es la fuerza que hace que las cosas se frenen. Los libros suelen llamarla "fuerza de frotamiento" o "Fuerza de fricción".
Fr = μ.Fn
Donde μ es el coeficiente de rozamiento
Rozamiento
Ejemplo:
Un señor arrastra por el piso una caja que pesa 20 N tirando de una soga con velocidad constante. Calcular la fuerza de rozamiento entre el piso y la caja si el coeficiente de rozamiento es igual a 0,3
Fr = μ N = 0,3 x 20 N
Fr = 6 N
Ejemplo:
Los tres bloques de la figura (m1 = 10 kg, m2 = 5 kg, m3 = 3 Kg) están conectados por medio de cuerdas sin masa que pasan por poleas sin fricción. La aceleración del sistema es 2,35 m/s2 a la izquierda y las superficies son rugosas.
Determine:
a) Las tensiones en las cuerdas
b) El coeficiente de fricción entre los bloques y las superficies (Supóngase la misma μ para ambos bloques)
Solución en el video a continuación:
Documento Excel donde se desarrolla el ejercicio expuesto en el video:
Taller
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El taller debe ser entregado a mano, en hoja de blog cuadriculada, tamaño carta al principio de la clase correspondiente a las fechas mencionadas, luego de la entrega se procederá a resolver el mismo.
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El taller debe ser escrito por cada uno de los integrantes del grupo, es decir, al menos un ejercicio, debe estar escrito y desarrollado con la letra de uno de los integrantes
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Luego de empezada la clase, no se recibirán más trabajos
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El taller se puede realizar en grupos de máximo 3 estudiantes, si se presenta el caso de más de 3, del tercero de la lista en adelante no serán tomados en cuenta
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Talleres donde se encuentren presentaciones iguales, serán tomados como fraude, y la nota será divida entre el número de trabajos presentados de la misma manera
TALLER TERCER CORTE FUNDAMENTOS DE MECÁNICA
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El trabajo es de carácter obligatoria, individual y como requisito para presentar la evaluación final
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Este trabajo no representa nota para el tercer corte, pero es requisito para la presentación del parcial.
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El trabajo debe ser presentado en hojas doble de examen cuadriculadas, sin portadas, a mano, en lapicero, con los datos del estudiante en la parte superior, donde dichas hojas lo determinan.
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La no presentación del trabajo el día del parcial bajará la nota de este en 1.5, es decir, será calificado el parcial sobre 3.5
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La presentación será revisada, tachones, enmendaduras, desorden y demás faltas de presentación se tomarán como no presentación del trabajo y por lo tanto no será recibido, lo que incurre en la penalización descrita en el punto 4.
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Talleres donde se encuentren presentaciones iguales, serán tomados como fraude y por lo tanto no será recibido, lo que incurre en la penalización descrita en el punto 4.