viernes, 7 de agosto de 2015

Movimiento Circular Uniforme

MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME

Se define como movimiento circular aquél cuya trayectoria es una circunferencia.
El movimiento circular, llamado también curvilíneo, es otro tipo de movimiento sencillo.
Estamos rodeados por objetos que describen movimientos circulares:  un disco compacto durante su reproducción en el equipo de música, las manecillas de un reloj o las ruedas de una motocicleta son ejemplos de movimientos circulares; es decir, de cuerpos que se mueven describiendo una circunferencia.
A veces el movimiento circular no es completo: cuando un coche o cualquier otro vehículo toma una curva realiza un movimiento circular, aunque nunca gira los 360º de la circunferencia.
La experiencia nos dice que todo aquello que da vueltas tiene movimiento circular. Si lo que gira da siempre el mismo número de vueltas por segundo, decimos que posee movimiento circular uniforme (MCU).
Ejemplos de cosas que se mueven con movimiento circular uniforme hay muchos:
La tierra es uno de ellos. Siempre da una vuelta sobre su eje cada 24 horas. También gira alrededor del sol y da una vuelta cada 365 días. Un ventilador, un lavarropas o los viejos tocadiscos, la rueda de un auto que viaja con velocidad constante, son otros tantos ejemplos.
Pero no debemos olvidar que también hay objetos que giran con movimiento circular variado, ya sea acelerado o desacelerado.



Piense 2 ejemplos, distintos a los citados, donde Ud. reconozca este tipo de movimiento. Dibuje en su carpeta los mismos y explique porque se trata de Movimiento Circular Uniforme (M.C.U.)

 Definición de RADIAN
Unidad de medida para ángulos. Un radián se define como la medida de un ángulo central cuyos lados cortan un arco igual en longitud al radio en la circunferencia del círculo. Ya que la longitud de este arco es igual a un radio del círculo, se dice que la medida de este ángulo es un radián.
La ventaja de los radianes sobre los grados es solamente que ayudan a simplificar muchas fórmulas trigonométricas.





Luego de leer la definición, responda: Cuantos ángulos de un radian hay en una circunferencia completa (360º)?

domingo, 28 de junio de 2015

Plano inclinado

El plano inclinado es una máquina simple que permite subir objetos realizando menos fuerza.

Supongamos que, necesitamos subir un cuerpo, por un plano inclinado. Para ello debemos conocer el valor de la fuerza T necesaria para poder lograrlo. 



Para resolverlo dibujamos los ejes y las fuerzas aplicadas sobre el cuerpo. Tenemos el peso, la normal y la fuerza T. En este caso no consideramos el rozamiento.



Utilizamos los planos X e Y, y descomponemos el valor del peso P en cada uno de esos ejes. A la componente del peso (P) que normal al plano inclinado, la denominamos Py, y, la que tiene la misma dirección del plano, la llamamos Px





Para observar como cambian las componentes con un ángulo de inclinación entre 0º y 90º, podemos visitar el siguiente enlace


Observe que puede modificar el ángulo de inclinación desde 0º hasta 90º. Que sucede si el ángulo es de 30º, 45º, 60º, 0º y 90º. Que relación tiene cada componente con el peso P (m.g) del cuerpo? 
Anote dichos valores y saque sus conclusiones.

Observe la última figura y determine cuanto vale la normal N. Compárela con el caso en que el ángulo de inclinación vale 0º (plano horizontal). Que resultados obtuvo? Son iguales o distintos? Porque? Justifique su respuesta.-


lunes, 22 de junio de 2015

Trabajo practico de Laboratorio

El objetivo de este trabajo es determinar el coeficiente de roce estático y dinámico para madera/madera y aluminio/aluminio.-

Materiales:  Un bloque de madera – Un riel de madera - Un riel de metal – Un adaptador metálico para bloque de madera – Un dinamómetro de 1N - Un dinamómetro de 5N

Utilizando los conceptos teóricos, determinar el coeficiente de roce estático y dinámico, para un bloque de madera sobre una superficie de madera y para un bloque de metal sobre una superficie de metal.-
Recuerde que, la fuerza de roce es aquella que representa la resistencia al deslizamiento de un cuerpo de cierto material, sobre una superficie de determinado material.
Con el coeficiente de roce estático calculado, coloque sobre el bloque de madera un cuerpo de peso determinado, luego trate de deslizarlo sobre el listón de madera y estime la fuerza necesaria para sacarlo del reposo. Compárelo con el resultado obtenido, de acuerdo a la medición que deberá Ud. realizar.-

Coloque la plataforma de madera, con una inclinación de 30º con respecto a la horizontal y mida la fuerza necesaria para sacarlo del reposo, tratando de deslizarlo hacia arriba. Compare estos resultados con los anteriores. Son iguales o distintos? Justifique su respuesta en cualquiera de los dos casos.

lunes, 25 de mayo de 2015

Coeficiente de roce

Vamos a profundizar el estudio del rozamiento por deslizamiento entre superficies sólidas


El rozamiento entre dos superficies en contacto ha sido aprovechado por nuestros antepasados más remotos para hacer fuego frotando maderas. En nuestra época, el rozamiento tiene una gran importancia económica, se estima que si se le prestase mayor atención se podría ahorrar muchísima energía y recursos económicos.
Históricamente, el estudio del rozamiento comienza con Leonardo da Vinci que dedujo las leyes que gobiernan el movimiento de un bloque rectangular que desliza sobre una superficie plana. Sin embargo, este estudio pasó desapercibido.
En el siglo XVII Guillaume Amontons, físico francés, redescubrió las leyes del rozamiento estudiando el deslizamiento seco de dos superficies planas. Las conclusiones de Amontons son esencialmente las que estudiamos actualmente en los libros de Física General:
  • La fuerza de rozamiento se opone al movimiento de un bloque que desliza sobre un plano.
  • La fuerza de rozamiento es proporcional a la fuerza normal que ejerce el plano sobre el bloque.
  • La fuerza de rozamiento no depende del área aparente de contacto.
El científico francés Coulomb añadió una propiedad más
  • Una vez iniciado el movimiento, la fuerza de rozamiento es independiente de la velocidad.

La mayoría de las superficies, aún las que se consideran pulidas son extremadamente rugosas a escala microscópica. Los picos de las dos superficies que se ponen en contacto, determinan el área real de contacto que es una pequeña proporción del área aparente de contacto (el área de la base del bloque). El área real de contacto aumenta cuando aumenta la presión (la fuerza normal) ya que los picos se deforman.
Los metales tienden a soldarse en frío, debido a las fuerzas de atracción que ligan a las moléculas de una superficie con las moléculas de la otra. Estas soldaduras tienen que romperse para que el deslizamiento se produzca. Además, existe siempre la incrustación de los picos con los valles. Este es el origen del rozamiento estático.-
Cuando el bloque desliza sobre el plano, las soldaduras en frío se rompen y se rehacen constantemente. Pero la cantidad de soldaduras que haya en cualquier momento se reduce por debajo del valor estático, de modo que el coeficiente de rozamiento cinético o dinámico es menor que el coeficiente de rozamiento estático.
Finalmente, la presencia de aceite o de grasa en las superficies en contacto evita las soldaduras al revestirlas de un material inerte.
La explicación de que la fuerza de rozamiento es independiente del área de la superficie aparente de contacto es la siguiente:







En la figura, la superficie más pequeña de un bloque está situada sobre un plano. En el dibujo situado arriba, vemos un esquema de lo que se vería al microscopio: grandes deformaciones de los picos de las dos superficies que están en contacto. Por cada unidad de superficie del bloque, el área de contacto real es relativamente grande (aunque esta es una pequeña fracción de la superficie aparente de contacto, es decir, el área de la base 
del bloque).





En la figura, la superficie más grande del bloque está situada sobre el plano. El dibujo muestra ahora que las deformaciones de los picos en contacto son ahora más pequeñas por que la presión es más pequeña. Por tanto, un área relativamente más pequeña está en contacto real por unidad de superficie del bloque. Como el área aparente en contacto del bloque es mayor, se deduce que el área real total de contacto es esencialmente la misma en ambos casos.

Recuerden la tercera ley de Newton,  las fuerzas actúan por pares, si hay una acción aparecerá una reacción, de igual valor, pero de sentido contrario. En un plano horizontal, la fuerza normal, reacción del plano o fuerza que ejerce el plano sobre el bloque es igual al peso del bloque.
Supongamos que un bloque de masa m está en reposo sobre una superficie horizontal, las únicas fuerzas que actúan sobre él son el peso mg y la fuerza normal N. De las condiciones de equilibrio se obtiene que la fuerza normal N es igual al peso mg
N=mg=P


Fuerza de rozamiento por deslizamiento
En la figura, se muestra un bloque arrastrado por una fuerza F horizontal. Sobre el bloque actúan el peso mg, la fuerza normal N que es igual al peso, y la fuerza de rozamiento Fk entre el bloque y el plano sobre el cual desliza. Si el bloque desliza con velocidad constante la fuerza aplicada F será igual a la fuerza de rozamiento por deslizamiento Fk.



Podemos investigar la dependencia de Fk con la fuerza normal N. Veremos que si duplicamos la masa m del bloque que desliza colocando encima de éste otro igual, la fuerza normal N se duplica, la fuerza F con la que tiramos del bloque se duplica y por tanto, Fk se duplica.
La fuerza de rozamiento por deslizamiento Fk es proporcional a la fuerza normal N.
Fk=mk N
La constante de proporcionalidad mk es un número sin dimensiones que se denomina coeficiente de rozamiento cinético o dinámico.-
El valor de mk es casi independiente del valor de la velocidad para velocidades relativas pequeñas entre las superficies, y decrece lentamente cuando el valor de la velocidad aumenta.

También existe una fuerza de rozamiento entre dos objetos que no están en movimiento relativo.




Como vemos en la figura, la fuerza F aplicada sobre el bloque aumenta gradualmente, pero el bloque permanece en reposo. Como la aceleración es cero la fuerza aplicada es igual y opuesta a la fuerza de rozamiento Fs.
F=Fs
La máxima fuerza de rozamiento corresponde al instante en el que el bloque está a punto de deslizar.
Fs máx=msN
La constante de proporcionalidad ms se denomina coeficiente de rozamiento estático.
Los coeficientes estático y dinámico dependen de las condiciones de preparación y de la naturaleza de las dos superficies y son casi independientes del área de la superficie de contacto.

  • Coeficientes de rozamiento por deslizamiento para diferentes materiales
Superficies en contacto
mk
Acero sobre acero
0.18
Acero sobre hielo (patines)
0.02-0.03
Acero sobre hierro
0.19
Hielo sobre hielo
0.028
Patines de madera sobre hielo y nieve
0.035
Goma (neumático) sobre terreno firme
0.4-0.6
Correa de cuero (seca) sobre metal
0.56
Bronce sobre bronce
0.2
Bronce sobre acero
0.18
Roble sobre roble en la dirección de la fibra
0.48

  • Coeficientes de rozamiento estático y dinámico
Superficies en contacto
ms
mk
Cobre sobre acero
0.53
0.36
Acero sobre acero
0.74
0.57
Aluminio sobre acero
0.61
0.47
Caucho sobre concreto
1.0
0.8
Madera sobre madera
0.25-0.5
0.2
Madera encerada sobre nieve húmeda
0.14
0.1
Teflón sobre teflón
0.04
0.04
Articulaciones sinoviales en humanos
0.01
0.003



martes, 19 de mayo de 2015

Rozamiento

Ahora vamos a considerar la fricción o rozamiento entre dos superficies sólidas, las cuales se encuentran en contacto y una de ellas se mueve respecto de la otra.

Cuando dos superficies entran en contacto y una de ellas se pone en movimiento existe una fuerza que se opone a éste, dicha fuerza recibe el nombre de roce o fricción y es la causa de que se produzca calor cuando se frota una superficie contra otra.
Otra consecuencia del rozamiento es que se produce un desgaste. El mismo puede ser en ambas superficies o en una de ellas, depende de la dureza de los materiales en contacto. También aparece otro fenómeno, que es el ruido. Un automóvil  que frena bruscamente, produce un chirrido en sus ruedas.

Algunos ejemplos son:
* Las ruedas del auto al moverse sobre el pavimento.
* Cuando se frota una mano contra otra se produce una fricción que genera calor y calienta las manos.
* El agua de un río produce fricción sobre el lecho del río.
* Cuando se frotan dos objetos, como una piedra con un trozo de madera, se produce una fricción que genera calor.
* Un patinador de hielo puede avanzar muy rápido pues la fricción entre el hielo y las navajas de los patines es baja.
* Un objeto que entra del espacio exterior a la atmósfera terrestre, se incendia debido a la fricción que se produce entre ellos.
* Cuando se empuja una caja sobre una superficie áspera cuesta mucho trabajo moverla.
* Cuando el piso está mojado es más fácil resbalar, pues el agua disminuye la fricción del piso.
* Una soga que resbala en un trozo de madera puede quemarlo. 

Podrías tú buscar 4 ejemplos, distintos a los citados anteriormente, dibujarlos y explicarlos?. Manos a la obra.......... 


Analiza las siguientes imágenes y  encuentra porque aparece el ruido, el desgaste y el calor, cuando hay rozamiento.-




domingo, 3 de mayo de 2015

Segunda Ley de Newton

La que faltaba !!!!!!

La segunda Ley de Newton o Principio de Masa, indica cuál es la relación entre la fuerza ejercida sobre un cuerpo y la aceleración que el mismo adquiere.-
 El concepto de fuerza está ligado a las variaciones de velocidad. Cuanto más bruscamente (en menor tiempo) se produzca la variación, mayor es la aceleración del cuerpo.
    La masa es la propiedad del cuerpo que determina la aceleración que éste adquiere cuando se le aplica una fuerza.
    Newton descubrió la relación entre la fuerza aplicada y la aceleración producida y para establecer relaciones cuantitativas realizó experiencias cuyos resultados establecen que:




  "Una misma fuerza aplicada a cuerpos distintos produce diferentes aceleraciones y dichas aceleraciones son inversamente proporcionales a la masa de los cuerpos"


    "Fuerzas distintas aplicadas a un mismo cuerpo producen aceleraciones distintas y dichas aceleraciones son directamente proporcionales a las fuerzas aplicadas"

    
 "La aceleración que adquiere un cuerpo es directamente proporcional a la resultante de las fuerzas que actúan en él, y tiene la misma dirección y el mismo sentido que dicha resultante"

Con todos estos datos, podrías escribir la ecuación matemática que relaciona estos conceptos? Manos a la obra..............

viernes, 24 de abril de 2015

Vamos a construir.......

Aprovechando lo aprendido en el principio de acción y reacción, vamos a construir algunos prototipos.
Recuerden que a cada alumno se le asignó un tema en clase.

Los temas para construir son:


Tema 1
Construir un auto cuya propulsión sea mediante el principio de acción y reacción, utilizando aire o vapor a presión para lograrlo.-

Tema 2
Construir un barco cuya propulsión sea mediante el principio de acción y reacción, utilizando vapor a presión para lograrlo.-

Tema 3
Construir una cañita voladora cuya propulsión sea mediante el principio de acción y reacción, utilizando aire a presión para lograrlo.-

Recuerden que los vehículos deben ser construidos por Uds. Deberán optimizar el diseño y los materiales usados, para lograr el éxito en el proyecto. Los vehículos deberán desplazarse o elevarse, según corresponda, para lograr la aprobación del mismo.-
Usen la imaginación para realizar la construcción y la forma en que debe usar la propulsión solicitada en cada tema. Recuerden que, en todos los casos, el movimiento deberá estar basado en el principio de acción y reacción. No se aceptarán prototipos que usen otro principio para moverse.-

Tendremos una clase de consulta para despejar todas las dudas.-

Buena suerte a todos!!!!!!