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“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
3
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
5
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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