LA Mecánica
Las tres ramas de la mecánica son estática dinámica y cinemática
OBJETIVO: ESTUDIAR TODO AQUELLO QUE ESTE RELACIONADO CON EL MOVIMINTO
la cinemática:
describir el movimiento de los cuerpos
Con las variables de:
Longitud
: la variable fundamental de este es el metro
Tiempo:
la unidad fundamental del tiempo es el segundo
Masa la unidad fundamental de la masa es el kilogramo
Cantidad de sustancias:
la unidad fundamental es el mol
Cantidad de corriente:
la unidad fundamental es el amper
Intensidad luminosa:
la unidad fundamental es la candela
Temperatura:
La unidad fundamental de la es el kelvin
Otra rama de la mecánica llamada dinámica
La dinámica trata de explicar por que los cuerpos se mueven, acá aparece una nueva dimensión importante que es el trabajo (masa longitud tiempo)
Hay dos conceptos importante uno es de masa y el otro es de fuerza
·La magnitud nueva que vamos a trabajar es la masa
. La masa es una propiedad de la materia cualquier carácterística de un objeto es que esta carácterístico por materia
- La masa tiene una estructura que nos hace suponer que es un escalar
La fuerza: la fuerza es la interacción entre cuerpos. ¿Que se requiere para interactuar? Se requiere otro cuerpo
La fuerza es la causante de cualquier movimiento de los cuerpos
· La fuerza tiene una estructura que hace suponer que es un vector
Se requiere saber si es vector o escalar por que al momento de operar con ellos tengo que tener claro si es un escalar opero con el álgebra o es un vector opero con el álgebra
·La masa de un objeto se mide con una balanza
·La fuerza se mide con un dinamómetro
·La unidad de la fuerza es el Newton
·La masa con la fuerza no pueden estar el uno sin el otro, por que la materia tiene una propiedad especial. La materia cuando actúa con otra materia aparece la fuerza
·Cuando dos cuerpos están dispuestos sobre una recta inmediatamente interactúan, hay dos masas por lo tanto hay dos fuerzas entre ellos
·F2 es la acción que ejerce el cuerpo sobre la masa uno, como la masa uno recibe la acción de la masa dos decimos que es F2, a la otra se le llama F1
·Las fuerzas que interactúan es magnitud son iguales. Es el modulo de f 2 es igual al modulo de f1
·F1 y f2 tienen la misma dirección ( es la recta donde están ubicadas las dos masas)
·F1 y f2 tienen distinto sentido ( es la punta de la flecha)
La tercera ley de Newton dice que los dos cuerpos se atraen con la misma fuerza
Desde el punto de vista mecánico respecto al movimiento cuatro son las fuerzas fundamentales que estamos todos los días lidiando
Peso (w) la fuerza con que la tierra nos atrae a nosotros.
-El peso es un vector y se simboliza con una flecha arriba ( es igual a la masa por la gravedad)
Los cuerpos que están sobre una superficie, esta superficie es un cuerpo que interactúa con otro cuerpo. En ciencias la fuerza que esta arriba se le da el nombre de normal ¿Qué es la normal?
La normal es una fuerza y una fuerza es la interacción de dos cuerpos. La normal es el resultado de la interacción de dos cuerpos.
Hay cuerpos que estas sobre una superficie inclinada en reposo ¿Por que este cuerpo que esta sobre una superficie inclinada se mantiene en reposo? Por que hay una interacción entre la superficie y el cuerpo y esa superficie la impide moverse. Acá aparece el roce
Hay veces que un cuerpo se mueve con un poco de aceleración, pero otras veces un cuerpo se mueve con movimiento rectilíneo uniforme. O sea a veces el cuerpo se va deslizando con velocidad constante eso significa que el roce que va hacia atrás es la misma fuerza que va hacia adelante.
Entonces esto hace suponer que existen, 40: 59 dos tipos de fuerzas:
Una fuerza de roce estática y una fuerza de roce cinético K
·La fuerza de roce se define así: como el producto entre mu y mu es un coeficiente de roce. Mu es la letra del alfabeto griego la M
Cuando los cuerpos están pendiendo o sea cuando están colgando. Cuando esto ocurre la tierra interactúa con este cuerpo que cuelga y sobre este cuerpo aparece una fuerza llamada peso. En la cuerda que sostiene el cuerpo aparece una fuerza llamada tensión.
Aplicando las cuatro fuerzas:
·Si un cuerpo esta en reposo la suma de las dos fuerzas debe de ser cero
La estática
Estudia todos los cuerpos que están en equilibrio
Todo lo resume esta ecuación y es igual a la sumatoria de las fuerzas es igual a la masa por aceleración .
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Campo eléctrico
Cuando uno esta realizando un trabajo (o una fuerza esta realizando un trabajo: este trabajo simultáneamente, el cuerpo lo esta acumulando de alguna forma en energía cinética y cuando uno realiza un trabajo y el cuerpo, se entra a mover producto del trabajo que yo e echo.
·Por lo tanto el trabajo adquiere, y es igual a la variación de :
a)La energía cinética que presente el cuerpo
b)Cuando el cuerpo tiene un cambio de posición, cuando esto ocurre el trabajo esta asociado al cambio de energía potencial
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Entendíéndose por k que: Un medio de la masa por la velocidad al cuadrado entendíéndose por la letra Q que mg por h
Todas estas variables se miden con una unidad llamada joule, el joule es igual a: Newton por metro
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Si yo realizo un trabajo mecánico cualquiera que sea, este trabajo siempre va a estar comprimido en el tiempo.
El tiempo que yo me demore en realizar un trabajo .O al revés.
La rapidez con la cual yo realice un trabajo. Esto se conoce con el nombre de
Potencia
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Por otro lado:
La potencia que es el trabajo
El trabajo es fuerza por desplazamiento y que esta partido en X tiempo.
Entonces sinematicamente hablando la potencia es igual a la fuerza por la velocidad
La potencia tiene dos formas de expresión
·La potencia la medimos en: watt pero también se puede medir en caballos de vapor estos son 736 watts , o en caballos de fuerza son 746 watts
el trabajo tiene tres formas de expresión
La energía mecánica se define como que:
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·Se define como un pascal (como energía cinética mas energía potencial) y cuando una partícula se mueve en un medio donde no hay fricción esta energía mecánica se conserva o sea es constante 5 39
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La energía cinética se conserva cuando la partícula esta en movimiento y no esta sujeta a fuerzas externas por ejemplo
Esta la energía mecánica y la energía potencial elástica
La k significa energía ciné
Tica 6:43
Problema: Una fuerza resultante actúa sobre un cuerpo de 10 kilogramos que se encuentra en reposo, sobre una superficie perfectamente lisa . La velocidad de este cuerpo cuando el trabajo realizado con esa fuerza resultante es de 320 joule(Newton)
Respuesta: si nosotros queremos darle una expresión física a este problema dibujo:
Un cuerpo a con una velocidad de 0 después de un rato este cuerpo se mueve por que hay una fuerza que actúa en el entonces dice que para que el cuerpo se mueva realiza un trabajo de 320 joule.
En este problema realiza un trabajo pero acá no esta la fuerza ¿ y cual es el desplazamiento que izo esta fuerza en el cuerpo?
Este problema tengo dos opciones
a)Que al mover este cuerpo el trabajo que realiza se va a transforman en una variación de energía cinética. O
b)Al moverse el cuerpo puede que cambie de posición y el trabajo sea de tipo potencial
En este caso e trabajo esta transformado en movimiento por que el problema me habla de velocidad. Entonces yo intuyo que el problema lo tengo que calcular por la variación de energía cinética
¿ a que es equivalente la variación de energía cinética?
Es la variación 11 57 que es igual a la variación y es igual k final menos k inicial.
Si yo quiero interpretarlo tendría K sub B (la energía cinética final)y K sub A (por esta es la energía cinética inicial)
Esto es igual a: un medio de la masa por la velocidad B al cuadrado menos un medio de la masa por la velocidad A al cuadrado como esta velocidad es cero me queda que toda la segunda expresión es cero.
Me queda entonces el trabajo en igual a un medio de la masa por 10 kilogramos por la velocidad que no la sabemos. Eso es lo que se busca en este problema entonces acá se despeja:
Tengo un medio de la masa por la velocidad al cuadrado en B
Tengo el trabajo que esta dividiendo pasa multiplicando y el que esta multiplicando pasa dividiendo y tengo la velocidad B y como esta al cuadrado va en raíz.
Entonces tengo que la velocidad es dos veces el trabajo el trabajo son 320 joule y el joule en igual a Newton por metro partido entre que 10 kilogramos en raíz
La velocidad es 8 metros partido en segundo
Otro ejercicio
Una piedra es lanzada verticalmente hacia arriba con una energía 500 joule a 2pgh y en un determinado instante su velocidad es 10 metros entre segundo
Yo quiero saber a cuanta altura se encuentra la partícula
¿Que hago?
·Energía mecánica hay que poner dos puntos uno en a y el otro en b .
·esto es igual a la energía mecánica en b. Esto significa Q sub a mas K sub a
¿Qué es esto?
·Q sub b mas K sub b
Digo: Q sub A mg por h A mas un medio de la masa por la velocidad A al cuadrado es igual a mg por h B mas un medio de la masa por la velocidad en B al cuadrado
¿Qué puedo razonar en A? Cuando la partícula abandona el piso su energía cinética vale 500 joule
¿Cuánto es la energía potencial cuando la partícula esta abandonando el piso? Vale cero
El piso mismo no tiene altura por lo tanto tengo:
En el lado izquierdo tengo 500 joule es igual a 2g por hb mas un medio de la velocidad en b
Por lo tanto digo 500 joule menos un medio de la masa por la velocidad b al cuadrado igual a mg por h b 21 55
Entonces digo: a la altura de lo que busco es igual a 500 joule menos. La masa es dos dividido, dividido dos es uno. La velocidad en b es 10 y 10 por 10 son 100. Todo esto es 100 joule
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Un medio de dos kilogramos por la velocidad de 10 metros entre segundo al cuadrado
Tengo 100 joule que están partidos entre
Las leyes de Newton
La sumatoria de las fuerzas es igual a cero
La fuerza uno es igual a la fuerza dos con sentido negativo
La sumatoria de las fuerzas es igual a la masa por la aceleraciónDe la última ley de Newton yo saco el concepto de impulso es igual a la variación del momentum ( el impulso es igual a la cantidad de movimiento).
La estática
L a estática es lo que me da el comportamiento de los cuerpos en equilibrio.
Hay dos principios fundamentales:
La primera y la segunda condición de equilibrio
Acá entra la letra T que es tau que significa torque
Los cuerpos que antes considerábamos partículas ahora los vamos a considerar en su plena extensión, con la diferencia que también los voy a idealizar. Lo voy a idealizar en el sentido de que cuando fuerzas actúan en el ese cuerpo no va a sufrir ni transformación ni elongación ni movimiento ni va a sentir ruptura (va a ser un cuerpo ideal). Por el cuerpo yo voy a fijar un centro de gravedad; yo voy a fijar la tensión de ese cuerpo sobre ese punto llamado centro de gravedad y sobre este punto yo voy a hacer actuar todas las leyes de la física.
Este punto tiene un sentido que se llama centro de gravedad
Cuando uno habla de torque esta metido el concepto de fuerza y el concepto de movimiento. La fuerza y el movimiento pueden producir elongación, puede producir deformación, puede producir rupturas.
Cuando la fuerza actúa sobre un cuerpo durante un cierto tiempo. Aparece el fenómeno del impulso. Cuando la fuerza haga su acción y produzca algo que se llama vector.
Por ejemplo cuando algo se abre o se cierra se dice que el cuerpo giró
.
El torque seria: se genera un torque cuando una fuerza al actuar en un cuerpo lo hace girar
Las dos variables que están implícitas en el concepto de torque es la fuerza y y el brazo
Hay un eje que gira de este eje hasta donde yo aplico la fuerza eso se llama brazo
El torque es la fuerza producto cruz el brazo.
El concepto del torque es un vector. Las unidades del vector son: Newton – metro. Estas son las sub unidades del torque.
Definición de brazo:
el brazo de la fuerza es un segmento trazado perpendicular en el centro de giro a la fuerza o a la proyección de la fuerza o a la línea de acción de la fuerz