“Física para Ciencias Biológicas”

Escuela: Gestión Ambiental

Expositor: Ing. Richard Rivera

Primer Bimestre

Octubre 2011 - Febrero 2012

Introducción

Orígenes de la Física

Filosofía natural: Ciencia básica

Fenómenos naturales: astronomía

Aristóteles, Arquímedes, Eratóstenes

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Leyes de Newton Movimiento: Cambio de

posición de un cuerpo

Aristóteles: Los objetos caen a rapideces proporcionales a su peso

Galileo: Los objetos caen a la misma velocidad

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Primera ley de Newton

Todo objeto continua en estado de reposo o de movimiento uniforme en línea recta, a menos que sea obligado a cambiar de estado por fuerzas que actúan sobre él.

Inercia: Oposición de los cuerpos al cambio de movimiento

Equilibrio: Fuerza neta = 04

Movimiento rectilíneo

Relativo

Rapidez

Velocidad

Aceleración

Caída libre

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Segunda ley de Newton

Fneta=ma (kg.m/s2)

Masa ≠ Peso

Caída libre: aceleración es g

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Tercera ley de Newton

Siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre otro, el segundo ejerce una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta sobre el primero.

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Acción y Reacción

Fuerzas iguales, aceleraciones diferentes

La masa determina la aceleración8

Fuerzas: Vectores

Vector: Magnitud y dirección

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Fuerzas sobre un cuerpo

Diagrama de fuerzas

Dirección Fuerzas en X y en Y

Reconocer equilibrio

P=mg

NF

Frθ

F.cosθ

F.senθ

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Cantidad de Movimiento

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Inercia en movimiento Masa x velocidad: mV Impulso: cambio en la cantidad de

movimiento -> Fuerza x tiempo: FtFt=Δ(mV)

Para mV fijo, F es inversamente proporcional a t

Conservación de la cantidad de movimiento

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Solo una fuerza externa puede cambiar a mV mV inicial = mV final

Choques

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Transmisión de cantidad de movimiento

mV: Cantidad Vectorial

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Choques elásticos e inelásticos

Choques desde cualquier dirección

Componentes vectoriales

Energía

Concepto abstracto: Es todo lo que se necesita para realizar un trabajo

Energía térmica, electromagnética, nuclear, etc.

E = mc215

Trabajo

Fuerza F requerida para mover un cuerpo a una distancia d.

Trabajo = Fd (N.m=J, Joule)

Potencia: Trabajo/tiempo (W, Watt)

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Energía potencial

Energía almacenada gracias a su posición

Energía potencial gravitacional: EP=mgh

EP: igual al trabajo para elevar el cuerpo

No depende de la trayectoria

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Energía cinética

Energía de movimiento

Ec=(mV2)/2 La Ec de un objeto en

movimiento es igual al trabajo requerido para llevarlo desde el reposo a esa rapidez

Trabajo=ΔEc18

Conservación de la energía La energía no se

crea ni se destruye, solo se transforma

La energía potencial puede transformarse en cinética y viceversa

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Movimiento Rotatorio

Rotación de un cuerpo en torno a un eje

Ángulos iguales en tiempos iguales, pero distancias diferentes en tiempos iguales: rapidez rotacional y tangencial

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Inercia rotacional

Un objeto que gira en torno a un eje tiende a permanecer girando alrededor de ese eje, a menos que influye una fuerza externa

La inercia depende del eje de rotación

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Torque o momento de torsión Contraparte rotacional de la

fuerza: tiende a cambiar el estado de rotación de las cosas

Brazo de palanca: distancia a la que se aplica un fuerza

Torque = Brazo de palanca x Fuerza

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Equilibrio mecánico ΣF=0; ΣTorque=0

El brazo de palanca respecto a cualquier eje de rotación siempre es la distancia perpendicular del eje a la línea a lo largo de la cual actúa F

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Centro de masa y de gravedad

Centro de masa: posición promedio de la masa que lo forma

Centro de gravedad: posición promedio del peso de un cuerpo

Estabilidad: Una perpendicular desde el CG de un cuerpo deber caer en la base del objeto.

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Fuerza centrípeta

Tiende a mantener la trayectoria circular

Fc=(mV2)/r Es cualquier fuerza

que mantiene el movimiento rotatorio

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Fuerza centrífuga

Fuerza aparente hacia afuera

En realidad se trata de inercia: tendencia a seguir una trayectoria rectilínea

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Cantidad de movimiento angular

Inercia rotacional x velocidad angular: I.ω = mVr

La cantidad de movimiento angular se conserva

Reduciendo r se incrementa ω

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Gravedad

Los cuerpos se atraen con fuerza proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa

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Campos gravitacionales

Campo gravitacional: campo de fuerzas

La distribución del campo gravitacional terrestre se puede representar por líneas de campo

Einstein: la gravedad es geometría

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