domingo, 9 de febrero de 2014

Artículo de la tercera ley de Newton

Tercera ley de Newton o ley de acción y reacción

Concepto

La tercera ley de Newton explica las fuerzas de acción y reacción. Estas fuerzas las ejercen todos los cuerpos que están en contacto con otro, así un libro sobre la mesa ejerce una fuerza de acción sobre la mesa y la mesa una fuerza de reacción sobre el libro. Estas fuerzas son iguales pero contrarias; es decir tienen el mismo modulo y sentido, pero son opuestas en dirección. Esto significa que siempre en que un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro este también ejerce una fuerza sobre él. Se nombra fuerza de acción a la que es ejercida por el primer cuerpo que origina una fuerza sobre otro, por lo tanto se denomina fuerza de reacción a la es originada por el cuerpo que recibe y reacciona (De allí el nombre) con esta otra fuerza sobre el primer cuerpo. ¿Pero qué pasa cuando ningún cuerpo origino primariamente la fuerza, como en el ejemplo del libro sobre la mesa? Cualquiera puede ser denominada fuerza de acción y obviamente a la otra se le denominará como fuerza de reacción.


Ecuación

La ecuación que utilizamos para resolver ejercicios de acción y reacción es la de
F=m.a


Problema con la tercera ley de Newton

Consideramos un cuerpo con un masa m = 2 Kg. que está en reposo sobre un plano horizontal, como el indicado en la figura 17. a) Haz un diagrama de cuerpo libre. b) Calcular la fuerza con que el plano reacciona contra el bloque.


Las fuerzas que actúan sobre el bloque están representadas en la figura 18, donde se elije un eje de coordenadas cuyo origen es el centro del cuerpo, mostrándose las fuerzas verticales: el peso  y la normal .

   El peso del cuerpo, dirección vertical y sentido hacia abajo.
  Normal, fuerza que el plano ejerce sobre el bloque.

Al diagrama así mostrado se le llama diagrama de cuerpo libre.

N – P = m . a
N – P = 0
N = P
N = m . g (porque P = m ( g)
N = 2 Kg . 9,8 m/s2
N = 19,6 N

Aplicaciones de la tercera ley de Newton

La fuerza que ejerce la bala sobre la pistola y la que ejerce la pistola sobre la bala provocando el disparo de esta. La fuerza que ejerce el avión sobre el aire, provoca que el aire reaccione sobre el avión provocando el desplazamiento de este. La fuerza del misil hacia el aire y la del aire sobre el misil provoca el movimiento del misil. La fuerza que la mano ejerce sobre la mesa y la que esta ejerce de vuelta no da como resultado el movimiento debido a que las fuerzas son muy leves como para provocarlo. La fuerza que ejerce el remo sobre el muelle no es suficiente como para moverlo pero la fuerza de reacción del muelle si es suficiente como para mover al remo hacia atrás, llevando al hombre hacia atrás, por lo que el bote es arrastrado hacia atrás.



Simulador:

Artículo de la segunda ley de Newton

SEGUNDA LEY DE NEWTON O LEY DE LA FUERZA

Concepto

La segunda ley del movimiento de Newton dice que:
La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa.
Esta ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por qué ser constante) actúa una fuerza neta: la fuerza modificará el estado de movimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección. En concreto, los cambios experimentados en el momento lineal de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la dirección de esta; las fuerzas son causas que producen aceleraciones en los cuerpos. Consecuentemente, hay relación entre la causa y el efecto, la fuerza y la aceleración están relacionadas. Dicho sintéticamente, la fuerza se define simplemente en función del momento en que se aplica a un objeto, con lo que dos fuerzas serán iguales si causan la misma tasa de cambio en el momento del objeto.




Ecuación


{\mathbf  {F}}=m{\mathbf  {a}}

Donde m es masa y a es aceleración 


Problema con la segunda ley de Newton

Una fuerza le proporciona a la masa de 2,5 Kg. una aceleración de 1,2 m/s2. Calcular la magnitud de dicha fuerza en Newton.

Datos
m = 2,5 Kg.
a =1,2 m/s2.
F =? 

Solución
Para calcular la fuerza usamos la ecuación de la segunda ley de Newton:


Sustituyendo valores tenemos:



Aplicaciones de la segunda ley de Newton

Las aplicaciones de la segunda ley de Newton son innumerables y se pueden encontrar en multitud de campos de estudio, tales como la medicina, la zoología, la geología, la física, la química o la ingeniería.
En el ámbito de la medicina y especialmente en traumatología,  la segunda ley de Newton puede llegar a ser muy útil para conocer las fuerzas a las que sometemos a nuestros huesos. Por ejemplo, cuando recibimos un golpe en un hueso, éste es sometido a una aceleración, que es consecuencia directa de la fuerza del golpe. Si dicha fuerza supera un determinado valor, el hueso podría fracturarse. En este caso, medimos la aceleración del hueso durante el golpe y luego calculamos la fuerza que la provoca mediante la segunda ley de Newton para ver lo cerca que hemos estado de la fractura.

Simulador:

Artículo de la primera ley de Newton

Primera ley de Newton o ley de la Inercia

Concepto
La primera ley del movimiento en la idea aristotélica (ARISTÓTELES) de que un cuerpo sólo puede mantenerse en movimiento si se le aplica una fuerza. 
Newton dijo que: 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.
Esta ley postula, que un cuerpo no puede cambiar por sí solo su estado inicial, ya sea en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a menos que se aplique una fuerza o mas fuerzas cuyo resultante no sea nulo sobre él. Newton toma en cuenta, el que los cuerpos en movimiento están sometidos constantemente a fuerzas de roce o fricción, que los frena de forma progresiva, algo novedoso respecto de concepciones anteriores que entendían que el movimiento o la detención de un cuerpo se debía exclusivamente a si se ejercía sobre ellos una fuerza, pero nunca entendiendo como está a la fricción.







Ecuación


Problema con la primera ley de Newton
Un cuadro de 2 Kg se cuelga de un clavo como se muestra en la figura, de manera que las cuerdas que lo sostienen forman un ángulo de 60º. ¿Cuál es la tensión en cada segmento de la cuerda?

 Primera Ley del Movimiento

Se debe determinar la situación del problema. Una cuerda sostiene un cuadro de 2 Kg, en dos segmentos, cada segmento tiene una tensión Ta y Tb respectivamente

 Primera Ley del Movimiento


De las tres fuerzas planteadas, solamente se puede determinar el valor de su peso w.

∑Fy = 0 = Ta sen 60º + Tb sen 60º - w;
Ta sen 60º + Tb sen 60º = w = mg (1)
Luego, ∑Fx = 0 = - Ta cos 60º + Tb cos 60º
Ta cos 60º = Tb cos 60º, entonces Ta = Tb (2)
Sustituyendo (2) en (1):
2 Tb sen 60º = mg

Despejando Tb:

 Primera Ley del Movimiento

Aplicaciones de la primera ley de Newton
En consecuencia, un cuerpo con movimiento rectilíneo uniforme implica que no existe ninguna fuerza externa neta o, dicho de otra forma; un objeto en movimiento no se detiene de forma natural si no se aplica una fuerza sobre él. En el caso de los cuerpos en reposo, se entiende que su velocidad es cero, por lo que si esta cambia es porque sobre ese cuerpo se ha ejercido una fuerza neta.
La primera ley de Newton sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia conocidos como Sistemas de referencia inerciales, que son aquellos sistemas de referencia desde los que se observa que un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante.
En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia inercial, puesto que siempre hay algún tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos, pero siempre es posible encontrar un sistema de referencia en el que el problema que estemos estudiando se pueda tratar como si estuviésemos en un sistema inercial. En muchos casos, por ejemplo, suponer a un observador fijo en la Tierra es una buena aproximación de sistema inercial. Lo anterior porque a pesar que la Tierra cuenta con una aceleración traslacional y rotacional estas son del orden de 0.01 m/s^2 y en consecuencia podemos considerar que un sistema de referencia de un observador dentro de la superficie terrestre es un sistema de referencia inercial.

Simulador:

martes, 21 de enero de 2014

Articulo #3: USO DE LOS SIMULADORES

Uso de los simuladores

IMPORTANCIA DE LOS SIMULADORES.

El uso de los simuladores permite crear un marco para la exploración y la practica ayudando a los estudiantes a probarse en un ámbito sin riesgos.
Sirve para analizar situaciones desde diferentes perspectivas y aprender de los errores sin penalizarlos.
Aplican e integran conocimientos aprendidos con anterioridad.
A los estudiantes les ayuda a asumir distintas responsabilidades y toman decisiones durante la simulación.
Utilizan los beneficios del feedback inmediato para mantener al estudiantes conectado y motivado.
En este ultimo es de suma importancia ya que uno de los problemas que no se ha podido resolver aun es de como hacer para que los estudiantes no abandonen los programas antes de finalizarlos.
No obstante, para que una simulación de como resultado un buen aprendizaje debe tener un buen modelo teórico y pedagógico para que así sea de gran ayuda para las personas en especial los estudiantes. También debe contar con un sistema de diversión incluido para que el usuario se divierta reflexione y aprenda los procedimientos correctos y concretos.

DESCRIPCIÓN SIMULADOR 1

En este primer simulador se llama lanzamiento de un proyectil en el cual nos permite aprender mas sobre los temas vistos de lanzamiento vertical, en el cual podemos aprender mas sobre a que tiempo alcanza su altura máxima y su alcance máximo dependiendo del angulo y dependiendo de la velocidad inicial con la que fue lanzada el objeto, también sobre el peso, el diámetro y la resistencia al aire. En este simulador pondremos en practica todo lo anterior mencionado para poder practicar y tener un mejor aprendizaje.

LINK:




DESCRIPCIÓN SIMULADOR 2

En este segundo simulador pondremos en practicas los conceptos y todo los relacionado con la fuerza si de un lado hay mas fuerza que en el otro lado la partícula saldrá del reposo y se pondrá en movimiento existen varias fuerzas: fuerza normal que siempre esta opuesta al peso, también encontramos la tensión con este simulador podremos aplicar mas esos conceptos y tener una mejor comprensión.

LINK: 



DESCRIPCIÓN SIMULADOR 3

En este tercer simulador pondremos en practica la fuerza y  la fricción que se genera o mejor dicho en todos lados hay fricción, por ejemplo cuando una persona va a empujar una caja debe ser mas grande la fuerza que aplica la persona para ganar a la fricción para que el objeto se puede mover y pueda salir del estado de inercia en el cual se encontraba, con este simulador podremos apreciar mejor sobre los conceptos que a veces se torna un poco difícil de entender.

LINK:




DESCRIPCIÓN SIMULADOR 4

En este simulador pondremos en practica los conocimiento sobre el tema de la aceleración. Todo objeto tiene fricción para poder vencer esa fricción deber se mayor la aceleración y la velocidad para así poder poner el objeto en movimiento y que ya no este en reposo. Con este simulador entenderemos mejor.


LINK:

http://phet.colorado.edu/sims/html/forces-and-motion-basics/latest/forces-and-motion-basics_en.html


DESCRIPCIÓN SIMULADOR 5

En este simulador se aplicara sobre el movimiento cuando hay mayor peso se necesita mayor aceleración y mayor velocidad para poder mover el objeto. A menor peso menor aceleración para que el objeto se mueva.


LINK:
http://phet.colorado.edu/sims/html/forces-and-motion-basics/latest/forces-and-motion-basics_en.html

Unidad #3 Articulo #2: Movimiento Vertical (MV)

MOVIMIENTO VERTICAL (MV)

Consiste en que un cuerpo cae por el efecto de la gravedad y la resistencia del aire, su caída es nula o muy pequeña por lo tanto, partículas como las hojas de papel o plumas no caen es caída libre por su forma y por tener  poco peso, ademas de la gran resistencia del aire.
Un movimiento de caída libre es un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado en el que la aceleración tiene el valor de la gravedad es decir (g= 9,8 m/s2); Algunas personas utilizan el valor de la gravedad redondeado es decir el valor de  10.


Lo mismo ocurre con los lanzamientos verticales, por ejemplo, supongamos que lanzamos una bola hacia arriba con una trayectoria vertical y esperamos a que se pare y regrese a nuestra mano, esta situación estará compuesta por dos movimientos verticales de subida y bajada que estarán sometidos a las ecuaciones ya conocidas para estos tipos de movimientos rectilíneos con aceleración.

Caida_libre001

Desde la parte alta de un edificio se deja caer una pelota, si tarda 3 segundos en llegar al piso ¿cuál es la altura del edificio? ¿Con qué velocidad impacta contra el piso?
Veamos los datos que tenemos:
caida_libre002  
Para conocer la velocidad final aplicamos la siguiente formula:

caida_libre003

Ahora para conocer altura del edificio aplicamos la siguiente formula:
caida_libre004
La pelota se deja caer desde una altura de 44,15 metros e impacta en el suelo con una velocidad de 29,43 m/s.

Aplicación del movimiento vertical (MV) en nuestra vida diaria.


Podemos decir que encontramos el movimiento vertical (MV) en nuestra vida diaria:
1. Cuando vemos o hacemos caer alguna fruta de algún árbol  ya sea este un  mango, una manzana, naranja, limón etc.
2. Cuando por accidente arrojamos algún objeto desde la terraza de algún edificio.
3. Cuando arrojamos algo verticalmente hacia arriba como cuando nos graduamos y votamos nuestros gorros hacia arriba en modo de celebración.
 4. Cuando se nos cae una moneda, y cae verticalmente hacia abajo.
5.  Cuando se nos cae algún plato, cuchara o taza desde la mesa de la cocina.
6. También cuando estamos en un lugar alto y nos tiramos un clavado en el agua.
En todos estos casos experimentamos el movimiento vertical ya sea verticalmente hacia arriba como verticalmente hacia abajo.

Importancia del movimiento vertical (MV) en la carrera de ingeniería en sistemas


El movimiento vertical en la carrera de un ingeniero en sistemas, se podría encontrar cuando en una computadora el ingeniero utiliza el mouse para realizar múltiples tareas con el, el movimiento vertical se encuentra cuando la persona mueve el mouse hacia adelante y hacia atrás movimiento verticalmente hacia arriba y hacia abajo también al sacar el teclado de la mesa lo jala hacia atrás y cuando ya no lo utiliza lo vuelve a dejar en su puesto original osea realiza 2 movimientos vertical hacia arriba y vertical hacia abajo.



lunes, 20 de enero de 2014

Unidad #3 Articulo #1: Movimiento rectilíneo Uniforme (MRU)

Movimiento rectilíneo uniforme

El movimiento rectilíneo uniforme (MRU) fue definido, por Galileo en los siguientes términos: "Por movimiento igual o uniforme entiendo aquél en el que los espacios recorridos por un móvil en tiempos iguales, tómense como se tomen, resultan iguales entre sí", o, dicho de otro modo, es un movimiento de velocidad v constante".

El MRU se caracteriza por:
a) Movimiento que se realiza en una sola dirección en el eje horizontal.
b) Velocidad constante; implica magnitud, sentido y dirección inalterables.
c) La magnitud de la velocidad recibe el nombre de rapidez. Este movimiento no presenta aceleración (aceleración = 0).


Concepto de rapidez y de velocidad
Es muy fácil confundirlos, son usados  a menudo como equivalentes para referirse a uno u otro. Pero la rapidez (r) representa un valor numérico, una magnitud; por ejemplo, 90 km/h.
En cambio la velocidad representa un vector que incluye un valor numérico (90 Km/h) y que además posee un sentido y una dirección. Cuando hablemos de rapidez habrá dos elementos muy importantes que considerar: la distancia (d) y el tiempo (t), íntimamente relacionados. Así:
Si dos móviles demoran el mismo tiempo en recorrer distancias distintas, tiene mayor rapidez aquel que recorre la mayor de ellas.
Si dos móviles recorren la misma distancia en tiempos distintos, tiene mayor rapidez aquel que lo hace en menor tiempo.

Significado físico de la rapidez
La rapidez se calcula o se expresa en relación a la distancia recorrida en cierta unidad de tiempo y su fórmula general es la siguiente:




Usamos v para representar la rapidez, la cual es igual al cociente entre la distancia (d) recorrida y el tiempo (t) empleado para hacerlo.
La distancia estará dada por la fórmula:
Movimiento_R_002
Según esta, la distancia recorrida por un móvil se obtiene de multiplicar su rapidez por el tiempo empleado.
A su vez, si se quiere calcular el tiempo empleado en recorrer cierta distancia usamos
Movimiento_R_003
El tiempo está dado por el cociente entre la distancia recorrida y la rapidez con que se hace

x

Un automóvil se desplaza con una rapidez de 30 m por segundo, con movimiento rectilíneo uniforme. Calcule la distancia que recorrerá en 12 segundos.
Analicemos los datos que nos dan:
movimiento_R_004
Apliquemos la fórmula conocida:
movimiento_R_005
y reemplacemos con los datos conocidos:
movimiento_R_006
¿Qué hicimos? Para calcular la distancia (d), valor desconocido, multiplicamos la rapidez (v) por el tiempo (t), simplificamos la unidad segundos y nos queda el resultado final en metros recorridos en 12 segundos: 360 metros.

IMPORTANCIA  DEL MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME EN NUESTRA VIDA DIARIA

Probablemente todos hemos viajado en un autobús por la carretera, y tenemos alguna idea de lo que es viajar a velocidad constante.
Si el autobús viaja por una carretera en linea recta, y velocidad constante estamos frente un caso de movimiento rectilíneo uniforme mas conocido como (MRU).
Esto implica magnitud y dirección, La magnitud de la velocidad recibe el nombre de rapidez y aceleración nula.



IMPORTANCIA DEL MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS.


En el movimiento rectilíneo uniforme en la carrera de un ingeniero en sistemas se encontrarían en los diseños de algunos programas, y también en cosas que pensamos que no existen tales cosas como en la hoja de Word sus lados son rectilíneas porque van en línea recta y en fin en varias cosas mas.

viernes, 6 de diciembre de 2013

2 ARTÍCULOS REFERENTE A LA UNIDAD 2

ARTICULO #1
Operaciones con Vectores por el Método del Paralelogramo
Para utilizar métodos gráficos en la suma o resta de vectores, es necesario representar las cantidades en una escala de medición manipulable. Es decir, podemos representar un vector velocidad de 10 m/s hacia el norte con una flecha indicando hacia el eje y positivo que mida 10 cm, en la cual, cada cm representa una unidad de magnitud real para la cantidad (1 m/s).

Método del Paralelogramo

El vector que resulta de operar dos o más vectores, es conocido como el vector resultante, o simplemente la resultante.
El método del paralelogramo permite sumar dos vectores de manera sencilla. Consiste en colocar los dos vectores, con su magnitud a escala, dirección y sentido originales, en el origen, de manera que los dos vectores inicien en el mismo punto.
Los dos vectores forman dos lados adyacentes del paralelogramo. Los otros lados se construyen trazando líneas paralelas a los vectores opuestos de igual longitud.
El vector suma resultante se representa a escala mediante un segmento de recta dado por la diagonal del paralelogramo, partiendo del origen en el que se unen los vectores hasta la intersección de las paralelas trazadas.
Ejemplo. Una bicicleta parte desde un taller de reparación y se desplaza (4 m, 30º) y luego (3 m, 0º). Encuentre el desplazamiento total de la bicicleta, indicando la dirección tomada desde el taller.
El desplazamiento total se da en dos tramos. Cada tramo desplazado se representa por los vectores d1 y d2. El desplazamiento total es D = d1 y d2.
Los dos vectores son dibujados a la misma escala, y se colocan en el mismo origen. Luego se trazan las líneas paralelas.

Método del Paralelogramo

Si medimos con una regla, a la escala dada, el tamaño del vector resultante debe dar aproximadamente 6.75 unidades de la escala; es decir, la magnitud del vector desplazamiento total es de 6.75 m.
Método del Paralelogramo
La medida de la dirección se toma con la ayuda de un transportador, y debe dar aproximadamente 17º desde el origen propuesto.
El sentido del vector resultante es positivo, según el marco de referencia común (plano cartesiano, hacia x positivo y hacia y positivo). Entonces como resultado, la bicicleta se desplaza (6.75 m, 17º).



                    ARTICULO #2

Operaciones con Vectores por el Método del Polígono


Éste es el método gráfico más utilizado para realizar operaciones con vectores, debido a que se pueden sumar o restar dos o más vectores a la vez.
El método consiste en colocar en secuencia los vectores manteniendo su magnitud, a escala, dirección y sentido; es decir, se coloca un vector a partir de la punta flecha del anterior. El vector resultante está dado por el segmento de recta que une el origen o la cola del primer vector y la punta flecha del último vector.
Ejemplo. Sean los vectores:


Método del Polígono    Método del Polígono

Encontrar.Método del Polígono
Resolviendo por el método del polígono, la figura resultante es:



Método del Polígono
Si se utilizan los instrumentos de medición prácticos, se obtiene que:

Método del Polígono

y que θ es aproximadamente 80ª.
Cuando dos vectores se restan, el procedimiento anterior es el mismo, lo único que cambia es el sentido del vector que le sigue al signo menos. Por ejemplo, al restar el vector D2 del vector D1 se tiene:
D1- D2 = D1+ (-D2).
La expresión del miembro derecho de la ecuación anterior designa un cambio en el sentido del vector D2; entonces, la expresión queda como una suma, y por lo tanto, se sigue el procedimiento del método gráfico mostrado anteriormente.
Los métodos gráficos ofrecen una manera sencilla de sumar o restar dos o más vectores; pero cuando las magnitudes de los vectores son demasiado grandes o poseen una gran cantidad de decimales, éstos métodos se vuelven imprecisos y difíciles de manipular a escalas de medición menores.
Es por eso, la necesidad de un método matemático nemotécnico, que permita dar una mayor precisión en el cálculo de vectores resultantes, no sólo en la magnitud, sino además en la dirección de ellas.
En la siguiente lección se muestra éste método, que sugiere el estudio previo de las funciones trigonométricas, debido a que se basa en la trigonometría de un triángulo rectángulo.