Física Mecánica y Laboratorio

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Física Mecánica y Laboratorio

Cinemática de la Particula

Sistema de referencia inercial:

aquél que está en reposo o se mueve con velocidad constante (es decir, no tiene aceleración).

Sistema de referencia no inercial:

aquél que tiene aceleración.

Vector de posición

que une el lugar ocupado por el cuerpo con el origen del sistema de referencia.

Vector velocidad media e instantánea

Esto nos obliga a distinguir entre rapidez media y rapidez instantánea

Rapidez media: es la media de todas las rapideces instantáneas y la calculamos dividiendo la distancia entre el tiempo.

Rapidez instantánea: la rapidez en un instante cualquiera.

Vector aceleración media e instantánea

es la aceleración que lleva un objeto en un instante específico.

Esta aceleración puede medirse cuando se conoce la aceleración media que se registra entre dos instantes muy breves

Ecuación horaria

S= S0 + V.t

S: espacio final; So: espacio inicial; V: Velocidad; t: tiempo

Ecuación de la trayectoria

Se establece cada una de las coordenadas en función del tiempo en la forma

x=x(t), y=y(t), z=z(t).

Movimiento rectilíneo

puede ser observado dentro de un plano, en un eje de coordenadas, donde el movimiento es en línea recta desplazándose hacia una dirección.

es el que se basa en un eje de giro y giro constante

Vector desplazamiento

desplazamiento de un cuerpo entre dos posiciones Pi (posición inicial) y Pf (posición final) en un sistema de coordenadas.

Dinámica de una partícula

La partícula, o punto material, es la idealización más simple de la mecánica, definiéndose como un punto dotado de masa

Deslizando

mgh = 1/2 mv2

Cantidad de movimiento

El principio de la cantidad de movimiento se deduce como consecuencia directa de la segunda ley de Newton

Momento cinético

Sea una partícula m, dotada de una velocidad v y situada en un punto P. El momento cinético3 respecto a un punto fijo O, HO 4, se define como el momento de la cantidad de movimiento respecto a dicho punto

Fuerzas centrales

Se denominan centrales a las fuerzas que pasan constantemente por un punto dado, «centro» de las fuerzas

Energía cinética

Sea una partícula de masa m, que se mueve según una trayectoria Γ, bajo la acción de fuerzas con resultante F (recordemos que ésta incluye todas las fuerzas, activas y pasivas)

Rodando sin deslizar

Planteamos la conservación de la energía al bajar una altura h. Para ello se tiene en cuenta la energía cinética correspondiente a una esfera rodando, sumando el término correspondiente

DINÁMICA DE SISTEMAS DE PARTÍCULAS CUERPO RÍGIDO

DESCRIPCIONES DE ORIENTACION

Se han desarrollado varios métodos para describir las orientaciones de un cuerpo rígido en tres dimensiones. Se resumen en las siguientes secciones

Cuaternión de orientación

describe las rotaciones es usando cuaterniones de rotación, también llamados versores. Son equivalentes a matrices de rotación y vectores de rotación.

Matriz de orientación

es el vector propio de una matriz de rotación (una matriz de rotación tiene un único valor propio real).

Ángulos de Euler

El primer intento de representar una orientación se atribuye a Leonhard Euler. Imaginó tres marcos de referencia que podían rotar uno alrededor del otro y se dio cuenta de que comenzando con un marco de referencia fijo y realizando tres rotaciones, podía obtener cualquier otro marco de referencia en el espacio.

CINETICA ELEMNTAL DE UN CUERPO RIGIDO

CUERPO RIGIDO

Un cuerpo rigido es roda mas queal estar sometida a una fuerza externa, por medio de la asa forma puntos diferenciadas.

CINETICA

Apuntar el movimiento de un cuerpo, en esta rama existe una especialidad encargada del estudio de la mismo, estudiando la trayectoria en funcion del tiempo y dejando de la lado las fuerzas incluidas en los cuerpos.

CONFORMADO POR

LEYES DE NEWTON

TERCERA LEY

Si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este último ejerce sobre el primero una fuerza igual en módulo y de sentido contrario a la primera.

LEY REACCION Y ACCION

En la siguiente animación puedes cambiar la fuerza con la que empuja el coche y la masa que lleva el camión. Observa cómo varían las normales ejercidas entre el coche y el camión y la aceleración que adquieren: para distintos valores de la masa, el módulo de las normales cambia, pero los módulos son iguales entre sí puesto que constituyen un par acción - reacción.

SEGUNDA LEY

Se define fuerza F que actúa sobre un cuerpo como la variación instantánea de su momento lineal. Expresado matemáticamentec

FUERZA INTERACCIONAL

Cuando una partícula no está sometida a ninguna fuerza, se mueve con momento lineal constante Primera Ley.

PRIMERA LEY

Todo cuerpo que no está sometido a ninguna interacción (cuerpo libre o aislado) permenece en reposo o se traslada con velocidad constante.

LEY INERCIA

explica que para modificar el estado de movimiento de un cuerpo es necesario actuar sobre él. Definimos una nueva magnitud vectorial llamada momento lineal (o cantidad de movimiento) p de una partícula.

TERMODINÁMICA

Función de punto y trayectoria

El trabajo y el calor

Punto

Presión, temperatura, entropía y entalpía El trabajo y el calor.

Proceso y ciclo termodinámico

Ciclo

Cuando un sistema pasa por una serie de procesos y vuelve a su esta originen.

Proceso

Es el cambio de un sistema de un estado a otro

Proceso equilibrio

Estado de una sustancia

Estado de equilibrio

Un sistema esta en equilibrio si no ocurren cambios en el estado del sistema sin la ayuda de un estímulo externo

Sistematermodinámico yclasificación

Se define comocualquier cantidadde materia ocualquier regióndel espacio quedebe de estardentro de unafrontera especifica

Sistema cerrado

el sistema contiene la misma materia

Sistema abierto

Region del espacio dentro de una frontera especifica que la materia puede cruzar

Propiedad de una sustancia y clasificación

Es cualquier característica observable de un sistema

Propiedades especifica

Si el valor de una propiedad extensiva se divide por la masa del sistema, la propiedad

Propiedad extensiva

Si el valor deuna propiedadde un sistemaes igual a lasuma de losvalores

CINEMÁTICA

La cinemática es una rama de la física que estudia el movimiento de los objetos sólidos y su trayectoria en función del tiempo, sin tomar en cuenta el origen de las fuerzas que lo motivan. Para eso, se toma en consideración la velocidad (el cambio en el desplazamiento por unidad de tiempo) y la aceleración (cambio de velocidad) del objeto que se mueve.

Movimiento rectilíneo uniforme: Un cuerpo se desplaza a una velocidad constante v, con aceleración nula en línea recta.

Aplicaciones

El estudio de la cinemática te permite aplicarla a tu entorno ya que vuelo de un insecto, los juegos mecánicos de la feria, el futbolista que patea la pelota, el salir de tu casa y caminar a la escuela realizas y observas los diferentes tipos de movimiento, en este apartado solo se ve el Movimiento rectilíneo y formulas para que puedas calcular velocidades y aceleraciones.

Movimiento parabólico: Es la composición de dos movimientos rectilíneos distintos: uno horizontal y de velocidad constante, y otro vertical y uniformemente acelerado.

Movimien Semiparabólico (lanzamiento horizontal) se puede considerar como la composición de un avance horizontal rectilíneo uniforme y la caída libre de un cuerpo en reposo, movimiento horizontal que realizan diferentes objetos, el ejemplo más claro de este movimiento es el lanzamiento de un proyectil, parte con una velocidad 0.

Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA): también conocido como movimiento rectilíneo uniformemente variado (MRUV), es aquel en el que un móvil se desplaza sobre una trayectoria recta estando sometido a una aceleración constante

Movimiento armónico simple: Es un movimiento periódico de vaivén en el cual un cuerpo oscila alrededor de un punto de equilibrio en una dirección determinada y en unidades regulares de tiempo.

Movimiento circular: Como su nombre lo indica, es el movimiento que traza círculos perfectos en su recorrido, manteniendo invariable el módulo de su velocidad en el tiempo.

Movimientos

Problemas de Aplicación de Movimientos

Los problemas de movimiento son muy comunes en el cálculo. En cálculo diferencial, razonamos sobre la velocidad de un objeto dada su función de posición.

Aquel que posee una serie de instrumentos de mediciones, para la practica elemental, en temas como Dinámica, Termodinámica, Equilibrio de fuerzas, Máquinas Simples, Mecánica, Fluidos en movimiento, Onda y Sonido, Gravitación, Magnetismo, Dilatación de sólidos y líquidos, Energía, La Presión

Ecuaciones de movimiento

la representación matemática mediante fórmulas que permiten describir la posición, velocidad y aceleración de un cuerpo o partícula en todo momento a lo largo de su movimiento

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA): Posición: x = x0 + v0 · t + 1/2 a ·t2 Velocidad: v = v0 + a · t Aceleración: a = constante (diferente de cero)

Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU): Posición: x = x0 + v0 · t Velocidad: v = v0 → la velocidad es constante Aceleración: a = 0 → no existe aceleración

Características

Velocidad

La velocidad que adquiere un cuerpo que está en movimiento se calcula a través de la fórmula: V=d/t.

Distancia

Se refiere a la longitud que existe entre dos puntos. Su unidad básica es el metro.

Es la duración de un cambio. Se refiere a las observaciones conocidas de los movimientos solares. Su unidad es el segundo.

Desplazamiento

Se trata de la longitud de camino que recorre el cuerpo.Se trata de la longitud de camino que recorre el cuerpo.

Trayectoria

Se trata del lugar por donde pasa una partícula cuando está en movimiento, la cual dependerá directamente del sistema de referencia en el cual o del punto de vista del observador quien describe el movimiento.

Tipos

Movimiento rectilíneo uniforme

Movimiento parabólico

Movimiento rectilíneo uniforme variado

Movimiento armónico simple

Movimiento pendular

Movimiento circular uniforme

Movimiento sólido rígido

Movimiento circular

Se entiende por movimiento al cambio de posición que experimenta un cuerpo en el espacio en un determinado período de tiempo.

Vectores

pueden representar magnitudes físicas con intensidad y dirección, como la fuerza, el desplazamiento y la velocidad

Vectores axiales (también conocidos como pseudovectores):

son aquellos cuya dirección señala un eje de rotación, es decir, que están ligados a un efecto de giro.

Vectores coplanarios:

son los vectores cuyas rectas de acción están ubicadas en un mismo plano.

Vectores colineales:

comparten una misma recta de acción.

Vectores opuestos:

aunque son de igual dirección y magnitud, tienen sentidos contrarios.

Vectores paralelos:

las líneas del vector son paralelas.

Vectores concurrentes o angulares:

sus líneas de acción pasan por un mismo punto, formando un ángulo entre ellas.

Vectores fijos o ligados:

aplicados a un determinado punto.

Vectores deslizantes:

su punto de aplicación se puede deslizar en una recta, sin que se consideren vectores diferentes.

Vectores libres:

son los que tienen un mismo sentido, dirección y módulo, por lo que su punto de aplicación es libre o no está definido.

Vectores unitarios:

cuya longitud es la unidad, es decir, que su módulo es igual a uno.

Cantidades Físicas

Mediciones

asociar a la misma un valor dimensionado en relación a la unidad que arbitrariamente se ha definido para medirla

Laboratorios

aquel que posee una serie de instrumentos de mediciones, para la practica elemental, en temas como Dinámica, Termodinámica, Equilibrio de fuerzas, Máquinas Simples, Mecánica, Fluidos en movimiento, Onda y Sonido, Gravitación, Magnetismo, Dilatación de sólidos y líquidos, Energía, La Presión

Método Científico

Consiste en la observación sistemática, medición, experimentación y la formulación, análisis y modificación de hipótesis

Gráficos

representaciones pictóricas de pares ordenados de puntos

MKS, CGS, Inglés

Sistema gravitacional de unidades y se basa en el pie, la libra fuerza y el segundo

Sistema Cegesimal de Unidades, basado en el centímetro, el gramo y el segundo

Expresa las medidas utilizando como unidades fundamentales metro, kilogramo y segundo (MKS)

Sistema de Unidades de Medida

Conjunto de medidas estándar que sirven para medir magnitudes de longitud, masa, tiempo, fuerza y más.

que cambian

Cantidad de sustancia

masa

temperatura termodinámica

corriente eléctrica

Que permanecen

Longitud

Tiempo

Intensidad Luminosa