martes, abril 17, 2007

MECANICA CLASICA

3º Año Medio
INTRODUCCION A LA MECANICA
La mecánica (o mecánica clásica) es la rama principal de la llamada Física clásica, dedicada al estudio de los movimientos y estados en que se encuentran los cuerpos. Describe y predice las condiciones de reposo y movimiento, bajo la acción de las fuerzas. Se divide en dos partes: Cinemática. Estudian las diferentes clases de movimiento de los cuerpos sin atender las causas que lo producen. Dinámica .Estudia las causas que originan el movimiento de los cuerpos. La estática esta comprendida dentro del estudio de la dinámica y analiza las causas que permiten el equilibrio de los cuerpos.
La mecánica [El fenómeno más obvio y fundamental que observamos a nuestro alrededor es el de movimiento... Prácticamente todos los procesos imaginables pueden describirse como el movimiento de ciertos objetos... Nuestra experiencia diaria nos dice que el movimiento de un cuerpo es influenciado por los cuerpos que lo rodean; esto es por sus interacciones con ellos... Hay varias reglas generales o principios que se aplican a todas las clases de movimiento, no importa cual sea la naturaleza de las interacciones. Este conjunto de principios, y la teoría que los sustenta, se denomina mecánica.
La ciencia de la mecánica como la comprendemos hoy día es el resultado principalmente del genio de Sir Isaac Newton, que produjo la gran síntesis denominada principios de Newton. Sin embargo, muchas personas más han contribuido a su avance. Algunos de los más ilustres son Arquímedes, Galileo, Kepler, Descartes, Einstein.
Concepto de ModeloLa Física utiliza modelos matemáticos para describir los fenómenos naturales. Es decir que las leyes y principios que enuncia son sólo aproximaciones y no algo preciso. Los físicos observan un fenómeno, juntan datos y luego intentan formular una expresión matemática, generalmente basadas en conocimientos anteriores, que se adecue a los datos experimentales.
Cinemática
La cinemática
es la rama de la física dedicada al estudio del movimiento de los cuerpos en el espacio, sin atender a las causas que lo producen (lo que llamamos fuerzas). Por tanto la cinemática sólo estudia el movimiento en sí, a diferencia de la dinámica que estudia las interacciones que lo producen.
Modelo físico: Para estudiar la realidad, los físicos se sirven de 'modelos' que, con cierta aproximación y en determinadas condiciones, se corresponden con la ella. Se usan para realizar cálculos teóricos. Así, puede modelar un balón con una esfera para, por ejemplo, calcular su volumen con cierta aproximación conociendo su radio aproximado, aunque no es exacto.
Dinámica
La dinámica es una rama de la física que más trascendencia ha tenido a lo largo del surgimiento del hombre. La dinámica se encarga del estudio del origen del movimiento como tal, por lo que su estudio recae en el saber cuál es el origen de dicho movimiento. Al hablar de dinámica, implícitamente se habla de otra rama del conocimiento que es la estática, la cual debe su estudio a los cuerpos en reposo o bien al estudio de este estado de movimiento.
Leyes de Newton
Sin lugar a dudas, Newton fue uno de los matemáticos más sobresalientes en la historia de la humanidad. Su principal legado son las llamadas "Leyes de Newton", las cuales dan una explicación muy distinta a lo que normalmente conocemos como sólo movimiento. Estas leyes fueron los primeros modelos matemáticos propuestos por el hombre para explicar el movimiento. Y en este sentido Newton es un genio.
Primera ley
Todos los cuerpos permanecen en estado de movimiento rectilíneo y uniforme (MRU) o reposo relativo a menos que exista una fuerza que modifique dicho estado.
Es importante destacar la importancia de la relatividad del reposo. Tanto el reposo como el movimiento son relativos al sistema de referencia desde el cuál sea observado el fenómeno. Por ejemplo, una persona sentada en un tren puede parecer en reposo al compañero de al lado y sin embargo otra persona en la estación diría que esta se encuentra en movimiento. Así mismo, la dirección, velocidad y aceleración, así como todas las magnitudes derivadas de estas son relativas a cada sistema de referencia. Por este motivo siempre se debe indicar respecto a cual sistema de referencia se realizó la observación.
Segunda ley
La fuerza que se aplica para mover una determinada masa es proporcional al producto de la masa por la aceleración:
F = m * a Conocida dicha fórmula por "ecuación fundamental de la dinámica"
Tercera leyA toda Fuerza de acción corresponde una Fuerza de reacción de igual magnitud y sentido contrario. F = F'
Magnitudes mecánicas fundamentales/
Energía
La energía es una magnitud física abstracta, ligada al estado dinámico de un sistema cerrado y que permanece invariable con el tiempo. Todos los cuerpos, por el sólo hecho de estar formados de materia, contienen energía, además, pueden poseer energía adicional debido a su movimiento, a su composición química, a su posición, a su temperatura y a algunas otra propiedades. Por ejemplo se puede decir que un sistema con energía cinética nula está en reposo. La variación de energía de un sistema es igual en magnitud al trabajo requerido para llevar al sistema desde un estado inicial al estado actual. La energía no es un ente físico real, ni una "sustancia intangible" sino sólo un número escalar que se le asigna al estado del sistema físico, es decir, la energía es una herramienta o abstracción matemática de una propiedad de los sistemas físicos.
El uso de la magnitud energía en términos prácticos se justifica porque es mucho más fácil trabajar con magnitudes escalares, como lo es la energía, que con magnitudes vectoriales como la velocidad y la posición. Así, se puede describir completamente la dinámica de un sistema en función de las energías cinética, potencial y de otros tipos de sus componentes. En sistemas aislados además la energía total tiene la propiedad de conservarse es decir ser invariante en el tiempo.
Energía potencial ,Energía cinética, Todos los cuerpos, pueden poseer energía debido a su movimiento, a su composición química, a su posición, a su temperatura, a su masa y a algunas otras propiedades. En las diversas disciplinas de la física y la ciencia, se dan varias definiciones de energía, por supuesto todas coherentes y complementarias entre sí, todas ellas siempre relacionadas con el concepto de trabajo. Trabajo, potencia En mecánica, el trabajo efectuado por una fuerza aplicada sobre una partícula durante un cierto desplazamiento se define como el producto escalar del vector fuerza por el vector desplazamiento. El trabajo es una magnitud física escalar, y se representa con la letra W (Work) para distinguirlo de la magnitud temperatura, normalmente representada con la letra T.
El trabajo es, en general, dependiente de la trayectoria y, por lo tanto, no constituye una variable de estado. La unidad básica de trabajo en el Sistema Internacional es newton metro y se denomina julio.
En trayectorias lineales se expresa como siendo es el vector resultante de todas las fuerzas aplicadas, que para el caso deben tener la misma dirección que el vector desplazamiento pero no necesariamente el mismo sentido. Si los vectores tienen dirección opuesta, es decir quedan como rectas secantes formando un ángulo recto el trabajo efectuado es 0. es el vector desplazamiento
Para calcular el trabajo que una fuerza realiza a lo largo de una trayectoria curvilínea se utiliza el cálculo diferencial. El trabajo que la fuerza realiza en un elemento diferencial ds de la trayectoria es donde FT indica la componente tangencial de la fuerza a la trayectoria.
Para calcular el trabajo a lo largo de toda la trayectoria basta con integrar entre los puntos inicial y final de la curva. En el caso más simple de una fuerza constante F aplicada sobre una distancia d, el trabajo realizado se expresa como la formula siguiente:
Relación entre trabajo y energía
También se llama trabajo a la energía usada para deformar un cuerpo o, en general, alterar la energía de cualquier sistema físico. El concepto de trabajo está ligado al concepto de energía y ambas magnitudes se miden en la misma unidad, el julio.
Esta ligazón puede verse en el hecho que, del mismo modo que existen distintas definiciones de energía para la mecánica y la termodinámica, también existen distintas definiciones de trabajo en cada rama de la física. Es una magnitud de gran importancia para establecer nexos entre las distintas ramas de la física. Trabajo y energía son conceptos que empezaron a utilizarse cuando se abordó el estudio del movimiento de los cuerpos.
Potencia
En Física, potencia es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo. Esto es equivalente a la velocidad de cambio de energía en un sistema o al tiempo empleado en realizar un trabajo, según queda definido por: , donde P es la potencia E es la energía o trabajo t es el tiempo.
La potencia se puede considerar en función de la intensidad y la superficie:
P = I · S es la potencia realizada I es la intensidad S es la superficie
La unidad de potencia en el Sistema internacional (SI) es el vatio (W), el cual es equivalente a un julio por segundo.
Fuera del SI también se utilizan el Caballo de Vapor (CV) equivalente a 746 W


TEST SOBRE DINAMICA


1.-A un cuerpo se la aplican dos fuerzas iguales de 2 N cada una que forman entre sí un ángulo de 90º. La resultante será: A) 4 N B) entre 2 y 4 N C) menor de 2 N

1.1.-Indica las correspondencias correctas entre la magnitud y el aparato utilizado para medirla.
peso--balanza , masa------balanza , aceleración----dinamómetro

2.- "La Luna en su movimiento alrededor de la Tierra describe una trayectoria libre perfectamente explicada por el Principio de Inercia". ¿Es correcta la afirmación?
    A) Sí, se mueve libremente tal como afirma el Principio de inercia.
    B) Sí, aunque el viento cósmico la frena un poco.
    C) No es correcta: no está en reposo ni se mueve con movimiento rectilíneo.


3.- Para producir un movimiento uniforme se precisa:
    A) una fuerza constante
    B) ausencia de fuerzas o que la suma de las que actúan sea cero.
    C) una fuerza que impida que acelere.


4.-Para producir un movimiento uniformemente acelerado rectilíneo se precisa...
    A) una fuerza; B) ausencia de fuerzas o que la suma de todas las que actúan sea cero.
    C) Una fuerza aplicada siempre en la dirección de la velocidad.


5.- Para que exista un movimiento circular uniforme se requiere...
     A) una fuerza constante y de dirección perpendicular siempre a la velocidad.
     B)ausencia de fuerzas C) una fuerza tangente a la trayectoria


6.- ¿Cómo debe aplicarse una fuerza a un móvil para que no cambie el módulo de su velocidad?
      A)En la dirección de la velocidad B) En la dirección opuesta a la velocidad
      C) En una dirección perpendicular a la velocidad


6.- Para arrastrar un cuerpo sobre el suelo hay que aplicarle una....
     A) fuerza igual a la fuerza del rozamiento

     B) una fuerza mayor que la fuerza de rozamiento.
     C) una fuerza igual a la normal


7.- Tenemos un cuerpo en reposo aislado y libre de interacciones ¿Qué le ocurrirá si sufre una sola interacción?
     A) Se originarán dos fuerzas sobre él

     B) Estará sometido a una fuerza mientras dure la interacción
     C) Se moverá con movimiento uniforme por efecto de esa acción.


8.- Para que un cuerpo esté quieto o se mueva con movimiento uniforme debe estar sometido ...
    A) a una sola interacción
    B) a dos interacciones tales que anulen sus efectos. B)a un número par de interacciones.


8.- La interacción de un bloque sobre la mesa que apoya produce una fuerza sobre la mesa y otra sobre el cuerpo que es....
    A) el peso

    B) la normal
    C) la inercia

9.- Si una masa de 2 kg alarga un muelle 0,5 cm ¿Qué masa lo alargará 2 cm?.
     A) 4 kg

     B) 8 kg
     C) La masa no lo alarga se requiere un peso

10.- La masa refleja la propiedad de los cuerpos llamada inercia que representa su forma de reaccionar al movimiento. Si dos fuerzas iguales aplicadas sobre dos cuerpos producen en uno doble aceleración que en el otro ¿qué se puede decir de sus masas?

      A) una masa es doble de la otra (uno tiene doble inercia a permanecer como está).
      B) el de más aceleración tiene más masa.
      C) el de menos aceleración tiene menos masa.


11.- Un caballo tira de una carreta con la misma fuerza que la carreta tira del caballo, por lo tanto no se moverán. ¿Qué opinas?
       A) Correcto
       B) Incorrecto
       C) Depende.

3 comentarios:

Tahía dijo...
Este comentario ha sido eliminado por el autor.
manfred dijo...

1 saludo pal mejor profe del colegio idolo!!

karensiwi dijo...

porfavor complete el cuestionario
espero que lo haga para poder hacer la tarea"