TIRO PARABÓLICO 

GRÁFICAS DE VELOCIDAD CONTRA EL TIEMPO

        

                        

CONCEPTO DE ACELERACIÓN

La aceleración es la consecuencia  del verbo acelerar, vocablo de origen latino, proveniente de “celer” que significa ir más rápido.

En Física se conoce como aceleración el cambio que sufre lavelocidad de un cuerpo en determinado tiempo. Se necesita saber su dirección, magnitud  y sentido, por tratarse de una magnitud vectorial que establece una relación entre las variaciones de velocidad y el tiempo en que tardan en producirse.. En el sistema internacional  la unidad es el m/s2. Se mide con un acelerómetro. Lo que indica la aceleración es cuán rápido suceden los cambios de velocidad y no la velocidad en sí misma. Un objeto puede moverse con mucha rapidez y no ser mucha su aceleración. Si la velocidad es constante, la aceleración es igual a cero, por más que se mueva rápidamente. La aceleración negativa se denomina desaceleración. Esto sucede por ejemplo  cuando un vehículo frena. El movimiento  es uniformemente acelerado si el aumento es proporcional al tiempo.

La relación entre las variaciones de dirección y el tiempo en que se producen, se llama aceleración centrípeta o normal, que consiste en que un cuerpo se acelera si varía su dirección, pues no puede cambiar su dirección sin la presencia de alguna aceleración. Los cuerpos sin acelerar siempre siguen una línea recta y nunca una curva. La relación entre velocidad y tiempo es la aceleración centrífuga.

La aceleración media, considerado unintervalo de tiempo, está dada por el cociente entre el aumento de velocidad experimentado en ese tiempo, y la amplitud de éste. Cuando el tiempo considerado es tan mínimo, que podemos reducirlo a un instante, se habla de aceleración instantánea, y está dada por el cociente entre los aumentos de velocidad y el tiempo.

La aceleración de gravedad es la que provoca el movimiento del planeta  Tierra, por lafuerza de gravedad.

             

VELOCIDAD Y RAPIDEZ


VELOCIDAD


En el lenguaje cotidiano empleamos las palabras rapidez y velocidad de manera indistinta. En física hacemos una distinción entre ellas. De manera muy sencilla, la diferencia es que la velocidad es una rapidez en una dirección determimanda. Cuando decimos que un auto viaja a 60 km/hora estamos indicando su rapidez. Pero si decimos que un auto se desplaza a 60 km/h hacia el norte estamos especificando su velocidad. La rapidez describe qué tan aprisa se desplaza un objeto; la velocidad nos dice que tan aprisa lo hace y en que dirección.




RAPIDEZ
Un objeto en movimiento recorre una cierta distancia en un tiempo determinado. Un auto, por ejemplo, recorre un cierto número de kilómetros en una hora. La rapidez es una medida de que tán aprisa se mueve un objeto . Es la razón de cambio a la que se recorre la distancia. Recuerda que la expresión razón de cambio indica que estamos dividiendo alguna cantidad entre el tiempo. La rapidez se mide siempre en términos de una unidad de distancia divida entre una unidad de tiempo. La rapidez se define como la distancia recorrida por unidad de tiempo. Aqui la palabra "por" significa "dividido entre".






     

GRÁFICAS DE DESPLAZAMIENTO

      

      

MOVIMIENTO :




CONCEPTOS DE POSICIÓN  DE DESPLAZAMIENTOS

- Trayectoria: es el lugar geométrico de las posiciones sucesivas por las que pasa un cuerpo en su movimiento. La trayectoria depende del sistema de referencia en el que se describa el movimiento; es decir el punto de vista del observador.
En la mecánica clásica la trayectoria de un cuerpo puntual siempre es una línea continua. Por el contrario, en la mecánica cuántica hay situaciones en las que no es así. Por ejemplo, la posición de un electrón en un orbital de un átomo es probabilística, por lo que la trayectoria corresponde más bien a un volumen.

- Posición: en física, la posición de una partícula indica su localización en el espacio o en el espacio-tiempo. Se representa mediante sistemas de coordenadas.

En mecánica clásica, la posición de una partícula en el espacio se representa como una magnitud vectorial respecto de un sistema coordenado de referencia. En relatividad general, la posición no es representable mediante un vector euclidiano, ya que en el espacio-tiempo es curvo en esa teoría, por lo que la posición necesariamente debe representarse mediante un conjunto de coordenadas curvilíneas arbitrarias, que en general no pueden ser interpretadas como las componentes de un vector físico genuino.
En general, en un sistema físico o de otro tipo, se utiliza el término posición para referirse al estado físico o situación distinguible que exhibe el sistema. Así es común hablar de la posición del sistema en un diagrama que ilustre variables de estado del sistema.
- Desplazamiento: en física es la longitud de la trayectoria comprendida entre la posición inicial y la posición final de un punto material. Un caso particular de desplazamiento es el debido a la difusión.
En mecánica, el desplazamiento es el vector que define la posición de un punto o partícula en relación a un origen A con respecto a una posición B. El vector se extiende desde el punto de referencia hasta la posición final.

     
                                  

PALANCAS MECÁNICAS

La palanca es una máquina simple que tiene como función transmitir una fuerza y un desplazamiento. Está compuesta por una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo llamado fulcro.

Puede utilizarse para amplificar la fuerza mecánica que se aplica a un objeto, para incrementar su velocidad o la distancia recorrida, en respuesta a la aplicación de una fuerza.

TORCA

Torca o torque es el nombre que recibe un momento de fuerza que causa que un cuerpo gire alrededor de un eje de rotación. Entre los ejemplos cotidianos está cuando ejerces una fuerza para hacer que gire la manija de una puerta o hacer que gire un perico para aflojar una tuerca.

Dicho de manera más precisa, un cuerpo rígido puede girar alrededor de su eje de rotación, cuando una fuerza externa actúe sobre él, de maneraperpendicular, a una cierta distancia de este eje de rotación. El efecto que causa esta fuerza es determinado por este momento de rotación (o torca o torque): cantidad que depende no solamente de la magnitud y dirección de la fuerza sino del punto sobre el cual actúa. La torca (o torque) se define como:

Donde

 T = torca o torque (momento de rotación) (N m)
 F = la magnitud de la fuerza (N)
 d = la distancia perpendicular entre la línea de acción de la fuerza y el eje de rotación (m)
      

FUERZAS DE FRICCIÓN

Siempre que un objeto se mueve sobre una superficie o en un medio viscoso, hay una resistencia al movimiento debido a la interacción del objeto con sus alrededores. Dicha resistencia recibe el nombre de fuerza de friccion.
Las fuerzas de friccion son importantes en la vida cotidiana. Nos permiten caminar y correr. Toda fuerza de fricción se opone a la dirección del movimiento relativo.
Empíricamente se ha establecido que la fuerza de friccion cinetica es proporcional a la fuerza normal N, siendo k la constante de proporcionalidad, esto es, f = N.

Para ilustrar las fuerzas de friccion, suponga que intenta mover un pesado mueble sobre el piso. Ud. empuja cada vez con más fuerza hasta que el mueble parece "liberarse" para en seguida moverse con relativa facilidad.
Llamemos f a la fuerza de friccion, F a la fuerza que se aplica al mueble, mg a su peso y N a la fuerza normal (que el piso ejerce sobre el mueble).

La relación entre la fuerza F que se aplica y la fuerza de friccion puede representarse mediante el siguiente grafico:

Aumentemos desde cero la fuerza F aplicada. Mientras ésta se mantenga menor que cierto valor N, cuyo significado se explica más abajo, el pesado mueble no se mueve y la fuerza de roce entre las patas del mueble y el piso es exactamente igual a la fuerza F aplicada. Estamos en la denominada "zona estatica", en que f = F. Si continuamos aumentando la fuerza F alcanzaremos la situación en que f = N, la máxima fuerza de friccion estatica y el mueble parecerá "liberarse" empezando a moverse, pero esta vez con una fuerza de friccion llamada cinetica y cuya relación con la fuerza normal es

f_{k =} N (zona cinetica)

Donde  es el coeficiente de roce cinetico, que debe distinguirse del coeficiente de roce estatico , mencionado mas arriba.  se obtiene encontrando el cuociente entre la máxima fuerza de roce (condición a punto de resbalar) y la fuerza normal. De ahí que N nos entrega el valor máximo de la fuerza de roce estatico.
El coeficiente de roce estatico es siempre mayor que el coeficiente de roce cinetico. Los coeficientes de friccion estatico y cinetico para madera sobre madera, hielo sobre hielo, metal sobre metal (lubricado), hule sobre concreto seco, y las articulaciones humanas, estan aqui descritos para esas determinadas superficies:

Ejemplo. Una caja de 10 kg descansa sobre un piso horizontal. El coeficiente de friccion estatico es  = 0.4, y el de friccion cinetica es =0.3. Calcule la fuerza de friccion f que obra sobre la caja si se ejerce una fuerza horizontal externa F cuya magnitud es a) 10 N, b) 38N, c) 40 N.
SOLUCION:
El diagrama de cuerpo libre o de cuerpo aislado es:

Como N - mg = 0  N = mg = 98 N

1. La fuerza de fricción estatica se opone a cualquier fuerza aplicada, hasta llagar a un máximo N = (0.4)(98N) = 39.2 N. Como la fuerza aplicada es F = 10 N, la caja no se moverá y f = F = 10 N.
2. Todavía la fuerza de 38 N no supera los 39.2 N, la fuerza de fricción habrá aumentado a 38 N, f = 38N.
3. Una fuerza de 40 N hará que la caja comience a moverse, porque es mayor que la fuerza máxima de fricción estatica, 39.2 N. En adelante se tiene fricción cinetica, en lugar de friccion estatica y la magnitud de la fricción cinetica es N = 0.3(98N) = 29 N. Si la fuerza aplicada continúa siendo F = 40 N, la aceleracion que experimentará la caja será (40N - 29N)/10kg = 1.1 m/s² 

        

Tensión

En física la tensión se divide en:

• Tensión mecánica, es la fuerza interna aplicada, que actúa por unidad de superficie o área sobre la que se aplica. También se llama tensión, al efecto de aplicar una fuerza sobre una forma alargada aumentando su elongación.
• Tensión eléctrica o voltaje, en electricidad, es el salto de potencial eléctrico o la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de un circuito.
• Tensión superficial de un líquido, es la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de volumen.
• Tensión de vapor, en termodinámica, es la presión de vapor.
• 
• TENCION MECANICA                                           TENCION ELECTRICA                          
• 
• TENSION SUPERFICIAL                                  TENSION DE VAPOR

uso y concepto de diagramas de fuerza

Una de los mayores alcances de la mente humana ha sido el lograr comprender cómo es que interactúan los cuerpos, a través de un modelo de análisis denominado "Diagarma de Cuerpo Libre" o "Aislar Sistemas" o en su forma más correcta "Diagramas de Fuerzas ". Este modelo consiste en separar imaginariamente un sistema o parte de él de lo demás sistemas (o cuerpos o partes del sistema) con los cuales interactúa. A su vez esos cuerpos separados son reemplazados por fuerzas que representan sus interacciones con el sistema separado. A continuación se ilustrará esto a través de ejemplos.

Ejemplo 1:

Un cuerpo reposando sobre una superficie (figura 1a).

Figura 1 a	Figura 1 b

En este ejemplo se eleboró el diagrama de fuerzas del bloque (figura 1b). Sobre él representaron las fuerzas que le ejercen los otros cuerpos: P es la fuerza de atracción gravitacional que ejerce el planeta Tierra sobre él (peso) ; N es la fuerza de contacto normal que ejerce el piso sobre el cuerpo.

Ejemplo 2:

Un cuerpo que se encuentra sobre una superficie horizontal y alguien trata de hacerlo deslizar (figura 2a)

Figura 2 a	Figura 2 b

En la figura 2b se ilustra el diagrama de fuerzas del bloque. Las fuerzas que se representan son: P, la fuerza de atracción gravitacional que le ejerce el planeta (peso); N, la fuerza de contacto normal que le ejerce el piso; Ff, la fuerza de contacto tangencial que le ejerce el piso (fuerza de rozamiento) y F la fuerza que le ejerce la persona que trata de hacerlo deslizar.

Ejemplo 3:

Cuerpo en reposo (también podría ser deslizándose) sobre un plano inclinado (figura 3a)

Figura 3 a	Figura 3 b

En la figura 3b se ilustra el diagrama de fuerzas del bolque. La fuerza N es la fuerza de contacto normal que le ejerce el plano, la fuerza P la ejerce el planeta Tierra ( peso) y la fuerza Ff es la fuerza de contacto tangencial que le ejerce el plano (fuerza de rozamiento).

Ejemplo 4:

Cuerpo en "caída libre" (subiendo o bajando: figura 4a).

Figura 4 a	Figura 4 b

En la figura 4 b se ilustra el diagrama de fuerzas del cuerpo. Sobre éste sólo actúa la fuerza de atracción que le ejerce el planeta Tierra (peso P). Se ha despreciado la fuerza arquimediana y la fuerza de fricción ejercidas por el aire.

Ejemplo 5:

Cuerpo cayendo, considerando las fuerzas de rozamiento con el aire (figura 5a)

Figura 5 a	Figura 5 b.

En este caso, Ff es la fuerza de rozamiento con el aire y P es la fuerza de atracción que le ejerce el planeta al cuerpo (figura 5b). Se ha despreciado la fuerza arquimediana que le ejerce el aire.

Ejemplo 6:

Sistema con una polea fija (figura 6a)

Figura 6 a	Figura 6 b	Figura 6 c