investigacion de fisica

TRABAJO DE INVESTIGACION FORMATIVA 1. PLANO CARTESIANO Y SUS AFINES 1.1 FUNDAMENTOS DE LAS ABSCISA Y LAS ORDENADAS Eje de la abscisa La abscisa viene del latín “abscissa, cortada” es una coordenada horizontal en el plano cartesiano rectangular que expresa la distancia entre un punto y el eje vertical. En su trazado la abscisa que está en el lado derecho es positivo (+) y en el lado izquierdo del punto origen es negativo (-). Eje de la ordenada La ordenada También llamada coordenada y de un punto en geometría de coordenadas. Es la distancia vertical desde el punto hasta el eje horizontal, o eje x. En su trazado la ordenada o eje de las ordenadas cuando está del lado de arriba del punto de origen es positivo (+) y cuando está del lado de abajo es negativo (-).

1.2¿Por qué se llama plano cartesiano? Se denominan coordenadas cartesianas o plano cartesiano en honor a René Descartes (1596-1650), el célebre filósofo y matemático francés que quiso fundamentar su pensamiento filosófico en el método de tomar un “punto de partida" evidente sobre el que edificar todo el conocimiento.

1.3 Aplicaciones. El plano cartesiano es utilizado o aplicado en los mapas o cartografía, sirve para graficar ecuaciones, funciones, límites, etc. También es utilizado en física y sirve para tener una referencia de como ubicar un cuerpo en el espacio, por ejemplo si se grafica la velocidad de un cuerpo que tiene velocidad constante la

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grafica saldrá horizontal al eje de las X. pero si de la formula d-V x T. Y La velocidad estaría en eje Y y el tiempo en el eje X a mayor velocidad menor tiempo a menor velocidad mayor tiempo.

2. POLEA, PALANCA Y APAREJO: 2.1 FUNDAMENTOS DE LA POLEA, LA PALANCA Y EL APAREJO.

Poleas Una polea, es una máquina simple que sirve para transmitir una fuerza. Se trata de una rueda, generalmente maciza y acanalada en su borde, que, con el curso de una cuerda o cable que se hace pasar por el canal "garganta", se usa como elemento de transmisión para cambiar la dirección del movimiento en máquinas y mecanismos. Además, formando conjuntos aparejos o polipastos sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso. Se clasifica en: POLEAS FIJAS: están sujeta a la pared, poste o techo y solamente gira el disco alrededor del punto O. La condición de equilibrio es P = R POLEAS MOVILES: tienen movimiento de rotación y traslación. Giras alrededor de punto O y pueden desplazarse linealmente.. de arriba hacia abajo.. La condición de equilibrio es P= R/2...

Palanca ¿Es posible que un niño sea capaz de levantar un cuerpo de peso mucho mayor que el suyo? A lo largo de la historia, los seres humanos lo han hecho mediante un aparato de sencilla construcción: la palanca. Esta consiste en una barra rígida, en uno de cuyos extremos se coloca el objeto que se desea levantar; cerca de él se pone un apoyo en forma de cuña y se hace fuerza desde e l otro extremo de la barra. De esta forma un niño puede levantar un peso, o una fuerza, mucho mayor que su propio peso.

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Se clasifican en 3 géneros: La Palanca de 1er Genero: es cuando el punto de apoyo esta entre la resistencia y la potencia La Palanca de 2do Genero: es cuando la resistencia esta entre el punto de apoyo y la potencia La Palanca de 3er Genero: es cuando la potencia esta entre el punto de apoyo y la resistencia.

Aparejo El aparejo potencial, es una máquina utilizada para mover en forma ascendente o descendente, elementos cuyo elevado peso, impide que sea movido por la fuerza de un humano sin ayuda mecánica. Básicamente consta de una polea anclada a una superficie que se encuentre a mayor altura que el elemento que se desea mover. Esta polea es enhebrada por una soga, una maroma, una cadena o un cable de acero, que en un extremo está anclado a la misma superficie que la polea, pero que en su recorrido abraza a una segunda polea, y cuyo otro extremo es en el que se realiza la fuerza de tracción (acción). Esta segunda polea es del tipo flotante, y de su centro, pende una segunda soga, maroma, cadena o cable de acero, que posee su otro extremo anclado a la superficie antes mencionada. De esta forma, pueden colocarse tantas poleas como sean necesarias, teniendo en cuenta que por cada polea que se agrega, el peso se reduce a la mitad del peso que actúa sobre la polea anterior. APAREJO POTENCIAL: son varias poleas móviles y una fija..!! APAREJO FACTORIAL.... combinación de la misma cantidad de poleas fijas y móviles..!!

2.2 DIFERENCIAS ENTRE POLEA, PALANCA Y APAREJO.

MAQUINA SIMPLESS..!! QUE SON?? Son instrumentos destinados a facilitar el trabajo modificando el efecto de la fuerza...

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ELEMENTOS: Fuerza que se aplica (potencia), Fuerza que hay que vencer (Resistencia) y el punto de apoyo.. PALANCAS Es una barra rígida que puede girar alrededor de un punto fijo llamado apoyo. La distancia del punto de apoyo a la aplicación de las fuerzas se llama Brazo de palanca. POLEAS Es un disco de metal o madera, que tiene una acanaladura en su borde, por el cual pasa la soga o cadena. Es uno de los extremos esta la Resistencia y en el otro la Potencia. El disco gira alrededor de un eje... Existen 2 tipos de polea... Fijas y Móviles. APAREJOS Es el conjunto de poleas móviles y fijas..!! 2.3 APLICACIONES.

En lo general las maquinas simples nos facilitan el trabajo de levantar o mover cosas relativamente pesadas, ahorrando la fuerza de 5 hombres aplicando solo la fuerza de solo un hombre.

3. MOVIMIENTO RELATIVO 3.1 FUNDAMENTOS DEL MOVIMIENTO RELATIVO. Es el cambio de posición con respecto de un sistema de referencia que a su vez se mueve respecto a otro sistema de referencia. No se puede hablar de un sistema de referencia absoluto ya que se conoce un punto fijo en el espacio que pueda ser elegido como origen de dicho sistema. 1) Movimiento Relativo: es el movimiento del sistema rígido con respecto a la terna de arrastre como si ésta estuviese fija. 2) Movimiento de Arrastre: Es el movimiento del sólido como si estuviera solidariamente unido a la terna móvil y ésta lo "arrastrase" en su movimiento. 3) Movimiento Absoluto: Es el movimiento del sistema rígido respecto de la terna absoluta como consecuencia de la simultaneidad de los dos movimientos anteriores. Habrá siempre un movimiento absoluto y uno relativo pero puede haber muchos de arrastre según las ternas que se intercalen; todos ellos pueden reducirse a uno solo por composición de movimientos.

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3.2 DIFERENCIAS ENTRE MOVIMIENTO ABSOLUTO Y RELATIVO. Si el punto de referencia está en reposo, el movimiento con respecto a el se llama absoluto Si el punto de referencia está en movimiento, le movimiento con respecto a el se le llama relativo 3.3 APLICACIONES.

4.-PROPULSION DE UN COHETE: 4.1 FUNDAMENTOS DE LA PROPULSIÓN. La propulsión, es una parte muy importante no solamente para el lanzamiento de las naves al espacio, sino también para la navegación, de tal manera que un destino pueda ser alcanzado. ¿Cómo funciona la propulsión?, la palabra propulsión viene del latín propellere, que significa propulsar. Su definición, “impulsar adelante o hacia adelante a través de la fuerza que imparte el movimiento”.

4.2 ESTUDIO DE UN COHETE ESPACIAL. Su Breve historia El deseo de volar del hombre, es casi tan antiguo como la misma humanidad, soñó con los vuelos desde los tiempos muy anteriores, un ejemplo: según la mitología griega, un hombre cuyo nombre es Dédalo fabrico alas de cera a su hijo Ícaro para poder escapar del laberinto donde se encontraban prisioneros, en la isla de Creta, pero este, al volar demasiado cerca del sol, cayó al mar al derretirse sus alas. Dédalo logro escapara volando hasta Sicilia. Fue necesario alcanzar muchos descubrimientos científicos antes de poder hacer que ese sueño tan antiguo se convierta en realidad. La atracción del hombre por el firmamento hace que la astronomía sea la ciencia más antigua, el movimiento de las estrellas y los planetas, las estaciones, el pasar de los días y las noches, le sirvieron al hombre para lograr comprender y definir el tiempo y orientarse de esa manera. Los primeros cohetes datan del siglo III a.C. en China, utilizando como combustible sólido a la pólvora. Con una mezcla de carbón, sulfuro y sal se llenaban cañas de bambú y eran

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tiradas en fuegos ceremoniales durante las festividades. En el año 1045 los chinos ya usaban los cohetes y la pólvora como mecanismo de defensa.

Como funciona, El principio de su funcionamiento se basa en la tercera ley de newton, la ley de acción y reacción, que dice que ·”a toda acción se le corresponde una reacción, con la misma intensidad, misma dirección y sentido contrario”. Nos imaginamos una cámara cerrada donde exista un gas en combustible. El quemado del gas producirá presión en todas las direcciones. La cámara no se moverá en ninguna dirección pues las fuerzas en las paredes opuestas de la cámara se anularan. si hacemos un hoyo a la cámara, donde los gases puedan escapar, habrá un desequilibrio. La presión ejercida en las paredes laterales opuestas continuara sin producir fuerza, en este caso la presión de un lado anulara a la del otro. Por último la presión ejercida en la parte superior de la cámara producirá el empuje, pues no hay presión en la parte inferior porque hay una abertura. De esa forma el cohete se desplazara hacia arriba por reacción a la presión ejercida por los gases en combustión en la cámara de combustión del motor. Por esto, este tipo de motor tiene como nombre propulsión a reacción. Como en el espacio exterior no hay oxígeno para quemar el combustible, el cohete debe llevar almacenado tanque son solo el combustible (carburante), sino también el oxidante. El alcance del empuje producido depende de la masa y de la velocidad de los gases expelidos por la abertura. Luego, cuanto mayor sea la temperatura de los gases expelidos, mayor será el empuje. Así surge el problema de proteger la cámara de combustión y la abertura de las altas temperaturas producidas por la combustión. Una manera ingeniosa de hacer esto es cubrir las paredes del motor con un fino chorro del propio propelente usando por el cohete para formar un aislante térmico y refrigerar. 4.3 ¿PORQUÉ EN LA PROPULSIÓN DE UN COHETE SE APLICA EL PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO LINEAL DE UN SISTEMA DE PARTÍCULAS?

5.- MOVIMIENTO DE TROMPOS Y GIROSCOPIOS: 5.1 FUNDAMENTOS DE TROMPOS Y GIROSCOPIOS. Todos los vectores del dibujo están en un plano horizontal. Como el momento

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dinámico aplicado al cuerpo es perpendicular al momento angular, únicamente este último cambia de dirección. Ese cambio es la precesión. Recordemos que el momento angular es un vector que tiene como módulo, el producto del momento de inercia del cuerpo alrededor del eje de rotación, multiplicado por la velocidad angular. La dirección del vector es la misma que la del vector asociado a la velocidad angular y está dada por la regla del sacacorchos. La ecuación de base del momento angular de un cuerpo es: Cuando montamos en bici y tomamos una curva, nos inclinamos junto con la bici hacia el centro de la curva. Cuanto mayor es la velocidad, menor es el giro del manillar y mayor es la inclinación que podemos tomar con respecto a la vertical. Este es el fundamento del movimiento del giróscopo, un dispositivo inventado en 1852 por León Foucault para demostrar la rotación de la Tierra. Cualquier cuerpo en rotación, incluida la Tierra, presenta: inercia giroscópica, es decir, tienden a resistir cambios en su orientación para conservar su momento angular, una magnitud física intrínseca a los cuerpos en rotación, que depende del radio (distancia del extremo al eje de giro), de la masa y de la velocidad de giro. Trompo o peonza Si el eje de rotación del trompo, z, forma un cierto ángulo con la vertical, como ocurre generalmente, dicho eje se mueve en el espacio generando una superficie cónica de revolución en torno al eje vertical fijo Z. Este movimiento del eje de rotación recibe el nombre de precesión de la peonza y el eje Z es el eje de precesión. Generalmente, el ángulo varía periódicamente durante el movimiento de precesión de la peonza, de modo que el eje de rotación oscila acercándose y alejándose del eje de precesión (decimos que el trompo cabecea); a este movimiento se le llama nutación y al ángulo se le llama ángulo de nutación. En el estudio elemental que sigue no tendremos en cuenta este último movimiento; i.e., consideraremos un ángulo de nutación constante. Utilizaremos dos referenciales para describir el movimiento del trompo. Uno de ellos es el referencial fijo XYZ, con origen en el punto O (estacionario) del eje de rotación del trompo. El otro referencial es el referencial móvil xyz, cuyo origen es también el punto O

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(estacionario). Haremos coincidir el eje z con el eje de rotación del trompo; el eje x lo elegimos de modo que permanezca siempre horizontal, contenido en el plano XY. El ángulo que forma en cada instante el eje x con el eje X recibe el nombre de [[ángulo de precesión]]. En consecuencia, el eje y estará siempre contenido en el plano definido por los ejes z y Z, como se muestra en la Figura 1, formando un ángulo con el plano XY. Obsérvese que el referencial xyz no es solidario con el trompo, i.e., no es arrastrado por la rotación de éste, sino que presenta una rotación con respecto al referencial fijo XYZ con una cierta velocidad angular llamada velocidad angular de precesión.

5.2 DIFERENCIAS ENTRE TROMPOS Y GIROSCOPIOS. Un giróscopo es un dispositivo formado por un disco de gran masa que gira rápidamente alrededor de un eje que está fijo en sus extremos, el giróscopo aprovecha una propiedad de los cuerpos que giran que se llama rigidez espacial la rigidez espacial es la resistencia que presentan los cuerpos que giran a modificar la inclinación de su eje de giro de este modo le giróscopo se puede usar para varias cosas, por ejemplo, en aviación se usan en los horizontes artificiales y en los giro direccionales para proporcionar una dirección de referencia fija que permite saber si el avión está variando su inclinación o su dirección aunque no haya visibilidad. también se usan en los barcos para mejorar la estabilidad de la nave frente al oleaje el trompo aprovecha este mismo efecto para mantenerse vertical apoyado sólo en la punta la diferencia es que como el otro extremo del trompo no está fijo la fuerza de gravedad que tiende a hacer caer al trompo se transforma en ese movimiento de vaivén circular que caracteriza el movimiento del trompo, y que se debe a otra propiedad de los cuerpos que giran que se llama precesión la precesión es la propiedad que tienen los cuerpos que giran que hace que cuando una fuerza intenta desviar el eje de giro, éste reaccione moviéndose en sentido perpendicular a la fuerza, por eso cuando el eje del trompo se desvía ligeramente hacia un lado y la gravedad "intenta" hacer caer al trompo hacia ese lado, el trompo, en vez de caerse, desvía su inclinación hacia otro lado, en consecuencia la fuerza de gravedad "intenta" hacer caer al trompo en la nueva dirección, y el trompo reacciona desviando de nuevo su dirección de caída... el resultado final es que el trompo no se cae, sino que su eje entra en ese movimiento de vaivén circular que va aumentando su tamaño a medida que el trompo va más despacio, hasta que finalmente va demasiado despacio para "aguantar" la gravedad y cae definitivamente. 5.3 ¿PORQUÉ EN ESTE MOVIMIENTO SE APLICA LA DINÁMICA ROTACIONAL? Cuando un objeto real gira alrededor de algún eje, su movimiento no se puede analizar como si fuera una partícula, porque en cualquier instante, diferentes partes

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del cuerpo tienen velocidades y aceleraciones distintas. Por esto es conveniente Considerar al objeto real como un gran número de partículas, cada una con su propia velocidad, aceleración. El análisis se simplifica si se considera real como un cuerpo rígido. En este capítulo se tratará la rotación de un cuerpo rígido en torno a un eje fijo, conocido como movimiento ROTACIONAL Consideremos un sistema de partículas. Sobre cada partícula actúan las fuerzas exteriores al sistema y las fuerzas de interacción mutua entre las partículas del sistema. Supongamos un sistema formado por dos partículas. Sobre la partícula 1 actúa la fuerza exterior F1 y la fuerza que ejerce la partícula 2, F12. Sobre la partícula 2 actúa la fuerza exterior F2 y la fuerza que ejerce la partícula 1, F21. Por ejemplo, si el sistema de partículas fuese el formado por la Tierra y la Luna: las fuerzas exteriores serían las que ejerce el Sol ( y el resto de los planetas) sobre la Tierra y sobre la Luna. Las fuerzas interiores serían la atracción mutua entre estos dos cuerpos celestes. Al llegar a este punto, tenemos suficientes conocimientos e instrumentos para tratar una gran variedad de problemas respecto a los movimientos y las fuerzas. Se ha establecido la estructura básica para una comprensión del tipo de conceptos, cuestiones y métodos de respuesta en el repertorio del físico. Pero queda todavía un hueco peligroso que llenar, un pilar de soporte que debe ponerse en su sitio antes que pueda construirse el nivel siguiente. En cursos anteriores, resolvimos primeramente el problema de los movimientos con aceleración constante y, en particular, el caso (históricamente importante) de la caída libre. Así llegamos al movimiento general de proyectiles como ejemplo de movimiento plano considerado como superposición de dos movimientos simples. Por último, consideramos las fuerzas necesarias para acelerar los cuerpos en movimiento rectilíneo. Sin embargo, existe en la Naturaleza otro tipo de conducta que exige una discusión en términos distintos

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