INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SALINA CRUZ

MATERIA:

Mecánica Clásica

CARRERA:

ING. QUÍMICA

DOCENTE:

Ing. Alma Delia Verezaluces Villalobos

TAREA DE INVESTIGACIÓN 2

“APLICACIONES DE LA CINEMÁTICA EN NUESTRO ENTORNO”

GRUPO:

2F2A

ALUMNA:

KENIA TOLEDO REYES

SALINA CRUZ OAX.MARZO DEL 2015

Introducción

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La cinemática es una rama de la física que estudia las leyes del movimiento (cambios de posición) de los cuerpos. Sin tomar en cuenta las causas (fuerzas) que lo producen, limitándose esencialmente, al estudio de la trayectoria en función del tiempo.

Los elementos básicos de la Cinemática son: espacio, tiempo y móvil.

La cinemática ha sido enormemente relevante en el plano de la física al intentar analizar el comportamiento del movimiento de los objetos en términos de racionalidad y sistematicidad. 

No obstante, cabe señalarse que la misma puede considerarse un tanto desfasada si nos referimos únicamente a los aportes de Newton. En efecto, la cinemática clásica que intenta dar cuenta del movimiento de los objetos en el contexto de un espacio y tiempo absolutos queda relegada para análisis más precisos en donde se toma como referencia aun tiempo y a un espacio relativos. No obstante, la cinemática tal como fue esbozada por Newton es suficiente para el análisis de problemas cotidianos.

En la Cinemática se utiliza un sistema de coordenadas para describir las trayectorias, denominado sistema de referencia. La velocidad es el ritmo con que cambia la posición un cuerpo. La aceleración es el ritmo con que cambia su velocidad. La velocidad y la aceleración son las dos principales cantidades que describen cómo cambia su posición en función del tiempo.

Existen un sinfín de aplicaciones de la cinemática en diferentes ramas, en diseño y construcción de nuevas tecnologías, pero el principio es el mismo, aunque también es aplicada otras ramas de la física trabajando en conjunto para cubrir ciertas necesidades del ser humano.

La cinemática en nuestro entorno

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Caminar o correr. La cinemática es un instrumento que nos permite dar movimiento en todo nuestro cuerpo la podemos encontrar cuando vamos caminando vamos en una línea recta o también cuando corremos.

Ascensores. Cuando paseo y tomo el ascensor, se presenta la línea recta la desaceleración y la aceleración. Actualmente los ascensores automáticos más avanzados son máquinas pensantes al igual que cabinas elevadoras.

Deportes: Los profesionales de la educación física y los entrenadores deportivos a diario se enfrentan con el problema de cómo mejorar la técnica usada en aquellos en los cuales ellos están inmersos junto con sus alumnos y/o deportistas cuando se trata de la competición.

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Criminalística. En el terreno de la peritología médico forense, la reconstrucción de un accidente, bajo una orientación razonada, es de suma utilidad en ocasiones, cuando se haya de explicar la patogénesis lesionar, para así poder alcanzar un diagnóstico más certero de los daños, lesiones y secuelas, realmente derivados del accidente.

Accidentes de tránsito.

Balística:

El estudio relacionado al movimiento, avance y proyección de cuerpos lanzados al espacio, en esto se incluyen todos los proyectiles, que en efecto, pudiesen ser proyectiles disparados por armas de fuego, así como municiones, bombas de gravedad, misiles, cohetes; asimismo la Balística estudia el disparo y todo los elementos del interés balístico.

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Autos- Formula 1.- Existen múltiples categorías de autos de carreras y éstas se definen, principalmente, por la potencia de los motores usados en cada una de ellas. Los autos con el mejor desempeño y mayor eficiencia son los que compiten en la categoría de Fórmula 1 (F1). Lo que la mayoría de la gente no conoce es que para lograr el desempeño extraordinario de los F1, la industria ha utilizado e incorporado durante más de 6 décadas conocimientos que involucran cinco áreas de la física: la termodinámica, la cinemática, la dinámica de cuerpo rígido, la dinámica de fluidos y la ciencia de materiales.

Los autos modernos promedio son capaces de llegar a los 100 km/h en 8-10 segundos partiendo del reposo en una carretera plana al nivel del mar (ya que la presión del oxígeno en la atmósfera juega un papel muy importante para la eficiencia del motor), mientras que los deportivos más caros pueden hacerlo en 5-6 segundos, aunque existe un modelo de Porsche para calle (cuyo valor se acerca al millón de dólares) que es capaz de hacerlo en 3.8 segundos utilizando un motor híbrido (eléctrico/gasolina) turbocargado. Actualmente un auto de F1 (que no puede ser turbocargado por regulación) es capaz de acelerar de 0-100 km/h en 1.7 segundos, de 0-200 km/h en 3.8s y de 0-300 km/h en 7.8 s. Para comprender mejor lo que estas cifras significan,  es útil saber que 100 km/h equivale a 36 m/s  y que la aceleración de la gravedad (g)  aumenta la velocidad de un objeto  9.8 m/s por cada segundo de caída (es decir, g=9.8 m/s2). 

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Construcción y diseño juegos mecánicos - montañas rusas: Las montañas rusas constituyen una de las atracciones más importantes de los parques modernos En muchas de ellas los trenes siguen trayectorias que al menos en algunos de sus tramos , guardan estrecha relación con las funciones seno y coseno. En las montañas rusas, se analiza el movimiento circular, que es complicado de entender; para entenderlo se necesita tener bastante claros los conceptos de cinemática y dinámica. En las montañas rusas, actúan fuerzas tales como la gravedad, la normal, las fuerzas de rozamiento, la aceleración centrípeta y la aceleración tangencia.

Robots industriales:

Una de las tareas que se les solicitan a los robots industriales es que desplacen el extremo o la herramienta en una trayectoria definida, y una de las trayectorias más requeridas es la rectilínea. Esta tarea es realizada por el control cinemático, el cual, además de realizar la trayectoria deseada, debe ser capaz de realizar la tarea cumpliendo con determinados criterios de velocidad y precisión. Hoy en día hay más de 800 mil unidades de sistemas robóticos a nivel mundial. Desde los ‘80, comenzaron a surgir los denominados "Robots de Servicio", destinados a aplicaciones en diversas áreas, como manufactura, industria pesada, militar y de seguridad, medicina, entretenimiento, entre muchas otros.

Aeronáutica.

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La ingeniería aeronáutica es un área que investiga, diseña, manufactura y mantiene en buen estado productos como los aviones, misiles y satélites espaciales (Al hablar de satélites espaciales, esto se saldría de aeronáutica y pasaría a la astronáutica, ya que la aeronáutica se refiere a lo que vuela en el aire

Grandes mejoras a través de una automatización de los procesos aeronáuticos son potencialmente posibles, pero el uso de taladrado automatizado o robotizado ha sido muy limitado en el proceso de montaje de estructuras. Los elevados requisitos de precisión, calidad y cargas útiles, junto con la complejidad de las operaciones y el gran tamaño de las piezas, hace que la automatización de operaciones, tales como el mecanizado de piezas y su montaje, sea difícil y arriesgada. Más específicamente, si consideramos el montaje de estructuras grandes, no sólo se requiere la precisión de la máquina, sino que la colocación y el control de calidad local son también críticos. Tener éxito en la colocación exacta de piezas grandes, debido a la imprecisión del mecanizado y a la deformación termal, es imposible sin un sistema de referencia externo eficiente. Desarrollar soluciones de cinemática paralela diseñadas especialmente para aplicaciones aeronáuticas. Puesto que los robots de cinemática paralela pura tienen un reducido volumen de trabajo.

Propulsión espacial

Una nave espacial modifica su velocidad v mediante su sistema propulsor. Debido a la inercia,

cuanta más masa posea la nave, más difícil será acelerarla. Por ello se suele hablar

del momento de una nave, y para cuantificar el cambio de momento se habla de impulso. De esta

manera, el objetivo de la propulsión en el espacio es crear impulso. Cuando la nave espacial es

lanzada desde la Tierra, el método de propulsión empleado deberá superar la

fuerza gravitacional para obtener una aceleración neta positiva. Ponerse en órbita consiste en

alcanzar una velocidad tangencial tal que genere una fuerza centrípeta suficiente para compensar

el efecto del campo gravitatorio de la Tierra.

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La razón de cambio de la velocidad se denomina aceleración, y la razón de cambio de momento se

denomina fuerza. De esta manera, para alcanzar una cierta velocidad, se puede imprimir una

pequeña aceleración durante un periodo largo de tiempo, o puede imprimirse una gran

aceleración durante un periodo corto de tiempo. De manera similar, se puede lograr un mismo

impulso con una gran fuerza aplicada durante un corto período, o con una fuerza menor pero

aplicada más tiempo. En ausencia de fuerzas externas, según las leyes de conservación del

momento, para acelerar un cuerpo en el vacío parte de su masa deberá desplazarse en sentido

opuesto al resto. Esta masa que se desplaza en sentido opuesto es el propelente, y su masa se

denomina «masa de reacción».