Mostrando entradas con la etiqueta aceleración. Mostrar todas las entradas
Mostrando entradas con la etiqueta aceleración. Mostrar todas las entradas

10 de agosto de 2010

Hablemos de "dinámica"... Inercia, masa, fuerza, aceleración, etc.

Un día llegó un tal Newton ("Isaac" para sus familiares y amigos) y expresó que cuando un cuerpo está quieto (en reposo) no actúa ninguna fuerza sobre él. O si actúan dos o más, están en equilibrio. Y todos lo miraron como diciendo "es algo obvio": si no pedaleo mi bicicleta no avanza.
Pero luego de unos días regresó y, sin siquiera parpadear mientras lo decía, expresó que cuando un cuerpo está moviéndose con velocidad constante sobre una trayectoria rectilínea, tampoco actúa ninguna fuerza sobre él. O si actúan dos o más, están en equilibro. Y todos ya lo miraron de una forma diferente. "Este muchacho, que parecía tan inteligente, se ha vuelto loco": si acelero mi bibicleta hasta una cierta velocidad pero luego dejo de pedalear, no va a seguir moviéndose a la misma velocidad para siempre. Se irá deteniendo poco a poco y, si no aplico fuerza a los pedales, se detendrá.
Y Newton, que no leía el pensamiento ajeno pero podía suponerlo, continuó diciendo: "Lo que detiene poco a poco la bicicleta es la resistencia del aire. Si estuviera en el vacío, continuaría viajando en línea recta a la misma velocidad. Para siempre."
Un gracioso allí presente acotó: "Seguiría viajando pero el ciclista, o sea yo, estaría muerto por asfixia. Por eso, Isaac, discúlpame pero no haré la prueba. No me atreveré a andar en mi bicicleta en el vacío."
Así que tuvieron que creer en lo que Newton decía aunque no pudieron probarlo hasta algún tiempo después.
Pero no fue este científico inglés el primero que se dio cuenta de eso. Leonardo da Vinci y Galileo Galilei ya lo habían notado y expresado antes.

Cuando expresó sus famosos principios o leyes llamó a éste "principio de inercia"¨: todo cuerpo tiende a mantener su velocidad (aunque esa velocidad sea cero), su dirección de movimiento y su sentido.
O, para ser más "científicos" demos vuelta la idea para decir con Newton: "Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza, o actúan varias que se anulan entre sí, entonces el cuerpo está en reposo o bien en movimiento rectilíneo y uniforme".`

¿Por qué hablaba de "tendencia" y no de "algo seguro"? Porque la tendencia podía demostrarse en la superficie de la Tierra donde la atmósfera actuaba como freno, en cambio la seguridad necesitaba del vacío que en ese momento no se lograba con demasiado éxito.

Allí venía incluído un concepto fundamental: "para que un movimiento cambie de velocidad o de dirección o de ambas cosas a la vez tiene que aplicarse una fuerza". Y a ese cambio se lo conocía como "aceleración".

La cuestión siguiente sería: ¿entonces cada vez que aplico una fuerza determinada obtengo una aceleración determinada? ¿Sabes que no? Si pateo un balón liviano saldrá disparado con mayor velocidad que si pateo con igual fuerza un balón pesado. Porque el balón pesado tiene más "inercia" que el balón liviano. Es decir, el balón pesado tiene más pereza para ponerse en movimiento que la que manifiesta el balón liviano.

Si en cada caso dividimos la fuerza aplicada por la aceleración lograda (F/a) nos dará una medida de esa inercia. Y Newton dijo que ese número obtenido dependía de la cantidad de masa del cuerpo.

¡Finalmente podíamos medir la masa de un cuerpo! Era una medida directamente relacionada con su inercia:
masa = fuerza/aceleración. Y como "fuerza" en griego se denomina "dina" había nacido la "dinámica": el estudio de los efectos de las fuerzas. Una masa que es siempre la misma para el mismo cuerpo, porque lo que puede cambiar es su "peso", es decir, la fuerza con la que esa masa es atraída, por ejemplo, por el planeta Tierra y que le provocará una aceleración que hará que su velocidad aumente 10 metros/segundo cada segundo.

Pero ese será el tema de otro encuentro. ¡Hasta entonces!

¡Ah! Lo olvidaba... ¿ya te has hecho seguidor de este blog para participar gratis del Club de Ciencias que estamos organizando? En la columna lateral encontrarás "seguidores" esperando tu presencia allí. Es sencillo, útil y, ya sabes, totalmente gratuito.

Ahora sí. ¡hasta la próxima!
Leer más...

5 de julio de 2010

Estática de sólidos - Conceptos y definiciones iniciales

¿Qué estudia la Estática de los cuerpos sólidos?

Esta parte de la Física Mecánica "estudia las condiciones que deben cumplirse para que un cuerpo sobre el que actúan fuerzas o cuplas, o fuerzas y cuplas a la vez, quede en equilibrio".
(Maiztegui A. P . y Sábado J. A. - Introducción a la Física - Tomo I - Edit. Kapelusz - Buenos Aires - 1974)

¿Qué entendía Newton por "equilibrio"?

Según él (y aceptado durante muchos años) un cuerpo está en equlibrio cuando se halla en reposo o en un movimiento rectilíneo uniforme. Y esto lleva a concluir que la resultante de las fuerzas que actúan sobre él es nula ( = 0 ) porque no actúa fuerza alguna o porque las que actúan están equilibradas entre sí.

Finalmente, recordemos que un movimiento rectilíneo uniforme tiene como características su dirección (una línea recta) y su velocidad constante. Esa velocidad invariable indica que no existe aceleración (cambio de velocidad), y como toda aceleración es efecto de una fuerza aplicada, de allí que se puede apreciar que la resultante de las fuerzas que puedan estar actuando será nula.
Leer más...

18 de febrero de 2010

¡111 millones de grados centígrados!


Presentan el láser más grande del mundo


ABC.es
MADRID
03-02-10

Científicos norteamericanos han logrado alcanzar la temperatura récord de 111 millones de grados centígrados, un paso clave hacia el dominio de la fusión nuclear, disparando al mismo tiempo 192 haces de luz con el láser más grande del mundo, la Instalación Nacional de Ignición (NIF, por sus siglas en inglés), ubicada en California. Los científicos se han mostrado muy satisfechos por los resultados, que pueden llevarles al objetivo final, aún lejano, de controlar la fusión nuclear para conseguir una energía «ilimitada y limpia, sin emisiones de gases de efecto invernadero y una cantidad muy reducida de residuos».

El experimento se lleva a cabo en una gigantesca instalación científica del NIF situada en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. Del tamaño de un estadio, sólo es comparable con el Gran Acelerador de Hadrones (LHC) de Ginebra -que pronto comenzará a funcionar a gran intensidad- o con el propio reactor ITER.

Como en las estrellas

La fusión es la reacción que hace brillar al Sol y a las estrellas. Se produce en el corazón de éstas cuando, bajo la influencia de la gravedad, son sometidas a temperaturas muy altas (alrededor de 100 millones de grados). El objetivo de los físicos es conseguirlo en laboratorio. De momento, están utilizando dos fórmulas: confinar la materia en forma de plasma en un campo magnético muy potente y durante mucho tiempo (el camino elegido por el futuro reactor ITER, en construcción en Cadarache, Francia), o llevar la presión muy alta y a altas temperaturas durante unas fracciones de segundos, como tratan de hacer los investigadores del NIF .

En este último caso, los científicos han disparado 192 haces de luz del gigantesco láser hacia una pequeña esfera del tamaño de un gisante, rellena de hidrógeno. El objetivo es crear en el interior de la esfera una pequeña explosión termonuclear, en la que ya se han alcanzado temperaturas superiores a los 100 millones de grados, como en el interior de una estrella. El calor producido da lugar a la fusión nuclear y, presumiblemente, a la obtención de una gran cantidad de energía.


Enviado por Taller Urbano - La Plata - Argentina
Leer más...

7 de abril de 2007

Movimiento circular - conceptos básicos



Nota: en este breve resumen las letras utilizadas
corresponden a las de nuestro alfabeto.
En el uso habitual varias de ellas
son letras del alfabeto griego.
***

Así llamamos:
v = velocidad tangencial
w = velocidad angular
q = ángulo recorrido
t = tiempo empleado
T = período
f = frecuencia
n = cantidad de vueltas
at = aceleración tangencial
ac = aceleración centrípeta
a = aceleración angular
R = radio de la circunferencia
***
Un movimiento se llama "circular" cuando su trayectoria es una circunferencia.
Un movimiento es "circular uniforme" cuando la velocidad con la que un cuerpo recorre la circunferencia es constante, es decir, recorre arcos iguales en tiempos iguales.
La magnitud del vector velocidad permanece constante.
***
"Velocidad angular" (w) es el cociente entre el ángulo recorrido (q) y el tiempo empleado (t):
w = q / t
El ángulo q debe estar expresado en radianes.
La unidad de velocidad angular es "radianes por segundo" (rad/seg).
***
"Período" (T) es el tiempo empleado en dar una vuelta.
Se calcula haciendo el cociente entre el tiempo trascurrido (t) y las vueltas efectuadas (n):
T = t/n
***
"Frecuencia" (f) es el número de vueltas (n) que da una partícula en una unidad de tiempo (t):
f = n/t
Se expresa en vueltas por segundo, revoluciones por minuto, etc.
Puede verse con facilidad que el período y la frecuencia tienen fórmulas inversas, es decir, que el período es la inversa de la frecuencia y viceversa:
T = 1/f 
f = 1/T
***
En el movimiento circular uniforme,
la velocidad es constante en su módulo (intensidad).
Sin embargo, hay aceleración.
Y si hay aceleración, es porque hay una fuerza presente.
Pero esa fuerza es empleada en cambiar permanentemente la trayectoria para que el movimiento no sea rectilíneo sino circular.
Es decir, por acción de esa fuerza, el vector velocidad cambia su dirección (no su intensidad).
Esa aceleración está dirigida hacia el centro de la circunferencia, es decir, se superpone al radio.
Por ello se denomina "radial" o "centrípeta" (hacia el radio).
Su valor es:
ac = v2/R
donde v es la velocidad tangencial y R el radio.
Recordemos entonces que en todo movimiento circular uniforme hay aceleración a causa del cambio de dirección del vector velocidad.
Por el principio de acción y reacción, a la fuerza centrípeta (hacia el centro) que provoca la aceleración centrípeta, se opondrá una fuerza igual y de sentido opuesto, llamada fuerza centrífuga (alejándose del centro), pero es solamente consecuencia de la primera por lo que no se la estudia en forma separada.
***
Si la velocidad no es constante en intensidad, tendremos entonces un "movimiento circular variado".
Si la variación es constante, el movimiento será circular uniformemente acelerado o uniformemente retardado.
***
Aparecerá una nueva aceleración, la aceleración angular, que será el cociente entre la variación de la velocidad angular y el tiempo.
a = w/t
que se expresará en radianes/segundo2.
***
Si la velocidad angular varía en magnitud, la velocidad tangencial cambia en dirección y en magnitud,
apareciendo entonces una tercera aceleración llamada "tangencial" que se calcula haciendo:
at = v/t
o también, por sustitución de v, haciendo:
at = w R/t
y, por tanto, también será verdad que:
at = a R
***
Este apunte es intencionalmente breve para que pueda ser utilizado también en los "repasos".
¡Buena suerte con sus exámenes!

Prof. Daniel Aníbal Galatro
danielgalatro@gmail.com
Esquel - Argentina - Octubre 2013

Leer más...