Práctica 4 (Cuestionario Previo) Conceptos Básicos de Estática (Triángulo de Fuerzas). Laboratorio Fundamentos de Mecánica

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA  DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ARAGÓN INGENIERÍA INDUSTRIAL.

LABORATORIO Fundamentos de Mecánica  Profesor: Práctica No. 4 (Cuestionario Previo) Triángulo de fuerzas. Grupo: 8017 Alumno: Osman

1.- ¿Cómo se llama este método alterno de la ley del paralelogramo?

Regla del triángulo, se obtiene a partir de la ley de senos y ley de cosenos

2.- Investigue para que nos sirve aplicar la ley de cosenos en estática

Nos sirve para encontrar las componentes de un vector o encontrar un vector resultante, aplicando dicha ley cuando tenemos dos vectores y el ángulo entre ellos

3.- Investigue para que nos sirve aplicar la ley de cosenos en estática

Sirve cuando tenemos dos ángulos y la magnitud de un vector, con esto podemos hacer un triángulo y aplicando la ley de senos encontrar los datos faltantes

4.- ¿Por qué no es muy aplicable la ley de tangentes en la estática?

Esto se debe a que la ley de tangentes es menos práctica en el sentido de calcular solamente los lados y ángulos de un triángulo

5.- ¿Cuáles son las limitantes de usar el método del triángulo?

Que solo sirve para calcular la suma de 2 vectores, si se quieren sumar 3 o más vectores, se deben de realizar la suma de los primeros 2, más el tercer vector, y el resultado más el cuarto vector…etc.

6.- ¿Qué es un vector?

Un Vector es una herramienta de la física, utilizada para representar geométricamente una magnitud física definida por su módulo, su dirección y su sentido

7.-Investigue 5 aplicaciones de los vectores representando magnitudes físicas.

·         Para calcular las fuerzas que actúan sobre un objeto y de esa forma calcular su movimiento y dirección si es que lo tiene

·         Aplicar fuerzas y que su efectividad sea máxima, como al hacer una palanca

·         Calcular la propulsión necesaria de las naves espaciales.

8.- ¿Es posible representar a un vector en tres dimensiones? Explique su respuesta.

Indudablemente es posible representar un vector en 3 dimensiones, ya que en la naturaleza los vectores (fuerzas) se encuentran en el espacio de 3 dimensiones en el que vivimos diariamente.

9.- Realice tres ejemplos de suma de vectores pero desde la matemática.

10.- Realice tres ejemplos de la suma gráfica de vectores.

11.- Resuelva el problema del link mencionado en el manual.

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA  DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ARAGÓN INGENIERÍA INDUSTRIAL.

LABORATORIO Fundamentos de Mecánica Profesor: RODOLFO ZARAGOZA BUCHAIN Práctica No. 4 (Cuestionario Previo) Triángulo de fuerzas. Grupo: 8017 Alumno: Meza Meneses Marcos Osman

 

Práctica 3 (Reporte) Conceptos Básicos de Estática (Paralelogramo de fuerzas). Laboratorio Fundamentos de Mecánica

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA  DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ARAGÓN INGENIERÍA INDUSTRIAL.

LABORATORIO Fundamentos de Mecánica Profesor: Práctica No. 3 (Reporte) Conceptos básicos de estática. Descripción de diversos tipos de fuerzas y de los efectos producidos por ellas. Grupo: 8017 Alumno:Osman

1.- ¿Qué es la mecánica?

La Mecánica es la rama de la física que describe el movimiento de los cuerpos, y su evolución en el tiempo, bajo la acción de fuerzas. En particular, la mecánica clásica: se subdivide en Cinemática (también llamada Geometría del movimiento), que se ocupa del movimiento de los cuerpos sin considerar las causas que lo originan; la dinámica, que describe el movimiento estudiando las causas de su origen; y la estática, que estudia las condiciones de equilibrio.

2.- Haga una breve descripción de:

a)     Mecánica Clásica: La mecánica clásica es la ciencia que estudia las leyes del comportamiento de cuerpos físicos macroscópicos en reposo y a velocidades pequeñas comparadas con la velocidad de la luz.

b)     Mecánica Cuántica: La mecánica cuántica, -también física cuántica-, es la ciencia que tiene por objeto el estudio y comportamiento de la materia a escala reducida. El concepto reducido se refiere aquí a tamaños a partir de los cuales empiezan a notarse efectos como el principio de indeterminación de Heisenberg que establece la imposibilidad de conocer con exactitud, arbitraria y simultáneamente, la posición y el momento de una partícula.

c)     Mecánica relativista: Se encarga del estudio de los fenómenos que ocurren en el espacio exterior donde participan masas, energías y velocidades enormes. Y como ejemplo tenemos los siguientes:

·         La dilatación del tiempo.

·         El acortamiento de los cuerpos.

·         La curvatura del espacio.

·         El aumento de la masa a grandes velocidades.

4.-Describa brevemente los siguientes campos de estudio de la mecánica clásica

a)   M. de fluidos: estudia el movimiento de los fluidos y las fuerzas que los provocan; los fluidos se dividen en Gases y líquidos, estos tienen una característica similar y es que son incapaces de resistir esfuerzos cortantes, y esto provoca que no tengan una forma definida.

b)   M. de sólidos deformables: estudia el comportamiento de los cuerpos sólidos deformables ante diferentes tipos de situaciones como la aplicación de cargas o efectos térmicos.

c)   M. de solidos rígidos: se refiere básicamente al desplazamiento de cuerpos en el espacio, debido a cierta aplicación de una fuerza, es en un grado más general lo que estudia la estática, la dinámica y la cinemática.

5.-Aplicaciones de la pregunta 4

a)   M. de Fluidos: tiene un gran uso en la aeronáutica, supersónica, ondas de choque, turbinas y compresores.

b)   M. de sólidos deformables: su aplicación es resistencia y rigidez para determinar la calidad o el uso de alguna pieza o material.

c)   M. de sólidos rígidos: en el lanzamiento de proyectiles, equilibrio de tensiones, y comportamiento de objetos en movimiento o en estado de reposo 

6.-La mecánica de solidos rígidos estudia la estática, cinemática y la dinámica. Haga una breve descripción del campo de estudio de c/una de ellas.

a)   Cinemática: estudia las leyes del movimiento de los cuerpos sin considerar las causas que lo originan (las fuerzas) y se limita, esencialmente, al estudio de la trayectoria en función del tiempo. La aceleración es el ritmo con el que cambia la velocidad. La velocidad y la aceleración son las dos principales magnitudes que describen cómo cambia la posición en función del tiempo.

b)   Dinámica: describe la evolución en el tiempo de un sistema físico en relación con las causas que provocan los cambios de estado físico y/o estado de movimiento. El objetivo de la dinámica es describir los factores capaces de producir alteraciones de un sistema físico, cuantificarlos y plantear ecuaciones de movimiento o ecuaciones de evolución para dicho sistema de operación.

c)   Estática: analiza las cargas y estudia el equilibrio de fuerzas en los sistemas físicos en equilibrio estático, es decir, en un estado en el que las posiciones relativas de los subsistemas no varían con el tiempo

7.-De ejemplos de aplicación de cinemática, estática y dinámica

a)   Cinemática.- para calcular la velocidad y trayectoria de un asteroide

b)   Dinámica.- con ésta se puede calcular la trayectoria de un misil balístico.

c)   Estática.- para determinar las tensiones de un puente colgante y que éste no se venza por el peso de los vehículos en horas pico o por el paso de camiones de carga.

8.-¿ Cuál de los dos métodos que se aplicaron en la práctica de laboratorio, es mas preciso? Explique su respuesta.

El método analítico sería el método más exacto, ya que por medio del método gráfico, si los instrumentos de medición no están bien calibrados o no son usados correctamente, puede haber más margen de error que con un método analítico, en el que se conocen con exactitud las magnitudes de las fuerzas estudiadas.

9.- ¿Qué tipo de errores se realizaron en la práctica?-

Se pudo haber cambiado ligeramente el ángulo de alguna fuerza, además de que las pesas empleadas pueden haber perdido su valor original debido al desgaste que han sufrido por el tiempo, y de esta forma las fuerzas no serían exactamente las que se suponen que tendrían que ser.

10.- de acuerdo a los resultados obtenido. ¿estaremos hablando de un sistema en equilibrio? Justifique su respuesta.

Se puede afirmar que si se trabajó con un sistema en equilibrio, ya que al sumar el total de las 3 fuerzas de cada sistema se obtiene cero, y las 3 fuerzas estaban en reposo, ninguna cambio su posición después de cierto tiempo.

11.- Defina el concepto de fuerza.

Se denomina fuerza a cualquier acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo, es decir, de imprimirle una aceleración modificando su velocidad.

12.- Investigar las características de las fuerzas:

a)   Activa: es una fuerza “original” que da lugar a una fuerza reactiva.

b)   Reactiva por contacto: es la fuerza que corresponde a la 3ra ley de Newton en que a toda reacción le corresponde una reacción, esto es que un objeto ejerza una fuerza sobre otro cuerpo, y el resultado que por lo menos unos de los dos cambiara su aceleración, velocidad o dirección.

c)   A distancia: no se necesita que haya contacto entre el objeto que aplica la fuerza y el objeto que la recibe, como son las fuerzas magnéticas, gravitacionales o nucleares.

13.-¿Por qué se dice que es difícil encontrar una fuerza solitaria en la naturaleza?

Esto es debido a que la naturaleza tiene 4 fuerzas fundamentales que están presentes en la mayoría de los cuerpos en el universo, estas fuerzas son la gravitacional, electromagnética,  nuclear fuerte y nuclear débil. Si alguna de las 4 fuerzas no afecta directamente nuestro cuerpo en estudio, podría hacerlo indirectamente a través de otras partículas u objetos alrededor del que estamos estudiando, de esta manera, es muy difícil encontrara una fuerza que esté aislada en la naturaleza.

14.- Los hoyos negros serán fuerzas solitarias o vienen en parejas, justifique su respuesta.

A mi parecer, los agujeros sí serían fuerzas solitarias, ya que no hay nada (conocido) que pueda escapar de su fuerza gravitacional, esto significa que ningún objeto o cuerpo puede efectuar una fuerza sobre él que lo afecte en su estado de movimiento/aceleración, solo podría haber una cosa que lo pueda afectar y esto sería otro agujero negro, que tendría que tener cierta masa y tamaño para afectarlo significativamente.

15.- ¿cuáles son las fuerzas elementales de la naturaleza?

a)   Fuerza electromagnética: se da a través de partículas que se encuentran cargadas eléctricamente.

b)   Fuerza Gravitacional: Es la fuerza que hace que dos cuerpos se atraigan debido a la cantidad de masa que posean.

c)   Fuerza Nuclear débil: es una fuerza débil si lo comparamos con las otras tres, aunque tiene una función muy importante. Esta fuerza actúa a nivel de los núcleos atómicos y es la que permite la fusión de, por ejemplo, el hidrógeno.

d)   Fuerza Nuclear Fuerte: Esta es la más fuerte de todas las fuerzas, esta fuerza permite a los protones y los neutrones mantenerse unidos a pesar de la fuerza de repulsión que existe entre ellas

Muchos físicos creen que las cuatro fuerzas son en realidad manifestaciones de una sola fuerza, como sucedió al principio con la fuerza eléctrica y magnética que se consideraban diferentes. Incluso existe la teoría de que en el origen del universo era una sola fuerza, la cual se dividió en las cuatro fuerzas fundamentales de las que hablamos.

Bibliografía.

http://www.lawebdefisica.com/rama/mecanica.php

http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_cl%C3%A1sica

http://www.mecanicacuantica.com/introduction.htm

http://mecanicadefluidosicp.blogspot.mx/2010/09/mecanica-de-fluidos.html

http://clubensayos.com/Ciencia/Mecánica-De-sólidos-Deformables/272431.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Estática_(mecánica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Cinemática

http://es.wikipedia.org/wiki/Dinámica

http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/dinam1p/dinam1p_2.html

http://ciencia.nasa.gov/science-at-nasa/2002/20nov_2bh/

http://www.ojocientifico.com/2011/06/07/las-4-fuerzas-fundamentales-de-la-fisica-actual

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA  DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ARAGÓN INGENIERÍA INDUSTRIAL.

LABORATORIO Fundamentos de Mecánica Profesor: RODOLFO ZARAGOZA BUCHAIN Práctica No. 3 (Reporte) Conceptos básicos de estática. Descripción de diversos tipos de fuerzas y de los efectos producidos por ellas. Grupo: 8017 Alumno: Meza Meneses Marcos Osman

 

Práctica 3 Cuestionario Previo Conceptos Básicos de Estática (Paralelogramo de Fuerzas). Laboratorio Fundamentos de Mecánica

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LABORATORIO Fundamentos de Mecánica Profesor: Práctica No. 3 (Cuestionario) Conceptos básicos de estática. Descripción de diversos tipos de fuerzas y de los efectos producidos por ellas. Grupo: 8017 Alumno: Osman

1.-Que es una magnitud

Es una propiedad o cualidad medible de un sistema físico, es decir, a la que se le pueden asignar distintos valores como resultado de una medición o una relación de medidas. Las magnitudes físicas se miden usando un patrón que tenga bien definida esa magnitud, y tomando como unidad la cantidad de esa propiedad que posea el objeto patrón. Por ejemplo, se considera que el patrón principal de longitud es el metro en el Sistema Internacional de Unidades.

Las primeras magnitudes definidas estaban relacionadas con la medición de longitudes, áreas, volúmenes, masas patrón, y la duración de periodos de tiempo.

Existen magnitudes básicas y derivadas, y constituyen ejemplos de magnitudes físicas: la masa, la longitud, el tiempo, la carga eléctrica, la densidad, la temperatura, la velocidad, la aceleración y la energía. En términos generales, es toda propiedad de los cuerpos o sistemas que puede ser medida. De lo dicho se desprende la importancia fundamental del instrumento de medición en la definición de la magnitud.¹

2.-Qué es una magnitud escalar

Es una magnitud que solo se describe con la cantidad mediante un número y una unidad, Ejemplo de magnitudes escalares son la temperatura, la energía, etc., Estas magnitudes se diferencian delas cantidades vectoriales porque estas últimas además de la cantidad requieren que se dé la dirección y el sentido.

3.-Qué es una magnitud vectorial

Es una magnitud que se describe con tres características cantidad, dirección y sentido. En algunos textos la cantidad también se le llama magnitud o intensidad. Ejemplo de magnitudes vectoriales son la velocidad, la fuerza, la aceleración, etc. Su representación se realiza mediante una flecha que muestra las tres características. La anterior grafica representa una cantidad vectorial cualquiera donde se pueden observar las tres características.

4.-Investigue tres aplicaciones en la Ingeniería sobre magnitudes escalares

Masa [Kg] Para saber el peso de ciertos objetos y calcular los soportes que deben de tener

 - Tiempo Para determinar cuánto tiempo llevara cada tarea y con ello saber que productividad se tendrá en un día

 - Longitud [m] para determinar áreas de trabajo, de piezas a elaborar

5.-Investigue tres aplicaciones en la Ingeniería Magnitudes Vectoriales

1ºCINEMATICA

 Simplemente conociendo movimientos de una sola dirección y haciendo combinaciones de ellos mediante vectores, podemos entender movimientos en dos y tres dimensiones como el tiro parabólico, fácilmente entendible haciendo una composición de movimientos en dos dimensiones mediante vectores.

 2ºDINAMICA

 Las fuerzas son vectoriales, de forma que la acción de un conjunto de fuerzas sobre un cuerpo, no sólo va a depender del valor de las mismas, sino también de su punto de aplicación (una puerta se moverá de forma diferente si aplicas una fuerza cerca o lejos de su eje), dirección y sentido. Es decir hay que tener en cuenta el carácter vectorial de las fuerzas para poder saber el efecto que tendrán.

 3º CAMPOS

 Tanto el campo gravitatorio, como el eléctrico como el magnético tienen también carácter vectorial, con lo que la accion de varias cargas sobre otras, no sólo dependerá del valor de ellas, sino de cómo están colocadas respectivamente, lo que conlleva a considerar las direcciones entre ellas (carácter vectorial)

 4º ELECTRICIDAD

 Gran parte del desarrollo matemático con señales eléctricas se hace con fasores y notación compleja. A efectos matemáticos un número complejo puede tratarse como un vector de dos dimensiones

6.-Defina en sus propias palabras el concepto de fuerza

La fuerza es la magnitud vectorial por la cual un cuerpo puede deformarse, modificar su velocidad o bien ponerse en movimiento superando un estado de inercia e inmovilidad. Básicamente el poder o influencia de la fuerza se centra en la capacidad de modificar el estado de movimiento o de reposo que ya ostente un cuerpo x.

7.-En que consiste  el paralelogramo de fuerza, de un ejemplo.

Consiste en dibujar los dos vectores a escala con sus orígenes coincidiendo con el origen
 Los vectores forman de esta manera los lados adyacentes de un paralelogramo, los otros dos lados se construyen dibujando líneas paralelas en los vectores de igual magnitud.
 La resultante se obtendrá de la diagonal del paralelogramo a partir del origen común de los vectores. 

8.-¿Qué es un Vector Equilibrante?

Es el vector de igual magnitud y dirección al vector resultante pero con sentido contrario. 

9.-Para una suma vectorial se cumple el postulado “ el orden de los factores no altera el producto”, será cierto?  justifique su respuesta.

Usando el método del paralelogramo se cumpliría esta condición, ya que al dibujar las fuerzas, siempre quedara un cuadrilátero con la misma diagonal, siendo la diagonal lo que representa nuestra fuerza resultante.

10.-Cuáles son las condiciones de equilibrio para un sistema de fuerzas. ¿Qué pasaría en la práctica si no se cumple esas condiciones de equilibrio?.

1.      El resultado de la suma de fuerzas es nulo.

2.      El resultado de la suma de momentos respecto a un punto es nulo.

De no cumplirse estas condiciones en la práctica, dependiendo del caso, se tendría que algún soporte no lograría sostener el objeto a sostener, y éste se vencería, resultando en una pérdida de recursos.