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trabajo final ...

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CALCULO APLICADO A LA FISICA 1 TRABAJO FINAL-AVANCE 01

“PROTOTIPO - TELEFERICO”

SECCIÓN: •

18037 AÑO:

2020

Contenido “PROTOTIPO - TELEFERICO”.................................................................................................1 RESUMEN.....................................................................................................................................3 INTRODUCCIÓN............................................................................................................................4 MARCO HISTÓRICO.......................................................................................................................5 OBJETIVOS....................................................................................................................................6

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Objetivos generales..................................................................................................................6 Objetivo específicos.................................................................................................................6 TELEFERICO..................................................................................................................................7 TIPOS Y SENTIDO DE MOVIMIENTOS...........................................................................................8 Movimiento de vaivén:.............................................................................................................8 Movimiento circulante:............................................................................................................8 MÉTODOS.....................................................................................................................................9 Materiales................................................................................................................................9 Proceso.....................................................................................................................................9 APLICACIÓN................................................................................................................................11 MARCO TEORICO....................................................................................................................11 FUNCION LINEAL:...............................................................................................................11 FUERZA...............................................................................................................................11 MOVIMIENTO CIRCUNFERENCIAL UNIFORME....................................................................12 MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE.....................................................................................13 ECUACIÓN DE LA POSICIÓN (M.A.S)...................................................................................13 RELACION ENTRE MCU Y MAS:...............................................................................................14 HOJA DE CÁLCULOS................................................................................................................15 CALCULO DEL TIEMPO........................................................................................................15 CÁLCULOS EMPLEANDO EL MOVIMIENTO CIRCUNFERENCIAL UNIFORME........................15 APLICACIÓN DEL M.A.S..............................................................................................................16 Disco mayor............................................................................................................................16 Disco menor...........................................................................................................................16 DCL, FUERZA Y POTENCIA...........................................................................................................17

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RESUMEN El proyecto consiste en la elaboración de un teleférico, en el cual se presentara el diseño y/o construcción de un sistema de transporte. En este estudio se evaluara las principales características técnicas y los materiales utilizados en dicho prototipo, luego de analizaremos las diferentes formas y geometrías, se presentará una idea de la estructura, y se desarrollara a realizar los respectivos cálculos y dimensionamientos (el trabajo, las fuerzas, el movimiento uniforme circular, entre más). Finalmente se justifica dicha proyecto, beneficio que lograremos general a la sociedad y al medio ambiente; siendo uno de ellos la reducción de tiempo de movilidad de un lugar al otro viceversa con una vista panorámica de la cuidad de lima.

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INTRODUCCIÓN

Ante la variedad de fenómenos físicos que influyen sobre el teleférico, se ha den denominado la potencia y el MCU como magnitudes que describirán la trayectoria y funcionamiento del prototipo. En primer lugar, se ha empleado el uso del movimiento circunferencial uniforme, el cual es cumple una trayectoria circular, manteniendo una velocidad constante. Por otro lado, el sistema contiene un motor el cual se va a evaluar la potencia. La potencia es la cantidad de trabajo que se realiza por unidad de tiempo. Puede asociarse a la velocidad de un cambio de energía dentro del sistema, o al tiempo que demora la concreción del trabajo. En segundo lugar, este prototipo tiene diversas aplicaciones en nuestra vida cotidiana, como guía o simulación del funcionamiento de un teleférico. En caso de referirse a los teleféricos construidos a gran escala, han generado un impacto positivo hacia el transporte urbano, ya que facilita la conexión entre diferentes distritos o zonas como por ejemplo el Teleférico de Kuélap

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MARCO HISTÓRICO Los primeros teleféricos "modernos" se utilizaban para transportar personas y materiales. Inicialmente había un límite claro entre los sistemas para el transporte de personas estrictamente terrestres (funiculares), y aquellos para el transporte de materiales, que podían ser terrestres o aéreos (teleféricos). Los primeros teleféricos modernos para el transporte de personas eran medios de transporte locales intra-urbanos, los cuales, a partir de 1860, satisfacían las exigencias de movilidad en las áreas urbanas montañosas. El primer sistema de cable urbano fue construido en 1862 en Lyon, Francia, y consistió en convoyes de tres vagones que podían transportar hasta 324 personas. Es justamente durante el siglo 19 que se empezaron a utilizar los funiculares como vehículos de ocio. Uno de los ejemplos es el funicular construido en 1874 para Leopoldsberg, cerca de Viena. Desde 1907/1908 los conocimientos adquiridos en el campo de los sistemas aéreos para el transporte de materiales se utilizaron en la construcción de instalaciones modernas de transporte de personas. Un ejemplo es el teleférico de Colle en Bolzano (Italia) construido por LEITNER ropeways, el primer teleférico para transportar personas en Europa Central. Por otro lado, el turismo de invierno requería instalaciones cada vez más eficientes y cómodas. En 1930, fue construido en Freiburg, Alemania, la primera telecabina grande, seguido por el primer telesquí en 1933 en Davos, Suiza, y el primer telesilla en 1935 en Sun Valley, EE.UU. En 1947 en Corvara fue construido, por LEITNER ropeways, el primer telesilla italiano. El desarrollo iniciado en 1900 ha continuado hasta nuestros días. Los teleféricos son, hoy en día, medios de transportes funcionales, cómodos e innovadores principalmente utilizados para los deportes de invierno y el turismo. Gracias a sus características específicas, como la flexibilidad y la rentabilidad, las instalaciones están adquiriendo cada vez más importancia en el mundo del transporte urbano.

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OBJETIVOS Objetivos generales   

Reducción de tiempo de trasladarnos de un lugar a otro. Trasporte seguro y sostenible. Fomentar la inclusión social.

Objetivo específicos    

Seleccionar el trayecto de teleférico para realiza la construcción. Calcular fuerzas físicas que intervienen en el proyecto. Determinar los sistemas básicos para el funcionamiento del teleférico Escoger el tipo de cable transportador que soporte las condiciones de carga máxima del sistema.

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TELEFÉRICO ¿Que son los teleféricos? La idea básica consiste en mover los vehículos transportadores por medio de uno o varios cables sostenidos por uno o más soportes a lo largo de su recorrido. Esta configuración permite despreocuparse relativamente de la configuración del terreno, que no es necesario contornear sino sobrevolar. Los teleféricos son una excelente alternativa de medio de transporte para llegar a lugares de difícil acceso, debido a una menor dependencia de la topografía del terreno que un camino por ejemplo, que sería de difícil trazado, con fuertes pendientes y elevados costos de ejecución y mantención.

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TIPOS Y SENTIDO DE MOVIMIENTOS Movimiento de vaivén: Este tipo de instalaciones permite el movimiento del vehículo hacia delante y hacia atrás entre las estaciones en el mismo cable. La gran ventaja de este método es que el equipamiento de las estaciones y la suspensión del vehículo es menos compleja, por otra parte su desventaja es que la capacidad de transporte va disminuyendo mientras aumenta la longitud del recorrido y la necesidad que los vehículos deban detenerse en las estaciones. De este tipo puede existir una sola línea (to-and-fro) o dos vehículos en dos líneas paralelas (jig-bac) los que conlleva una capacidad de transporte limitada a pocos vehículos.

Movimiento circulante: Para estas instalaciones el movimiento es unidireccional, consta de un cable tractor cerrado en anillo que se mueve por acción de un motor ubicado en una de las estaciones terminales. Dentro de este tipo de movimiento podemos distinguir dos variaciones. La primera son instalaciones de movimiento continuo, en donde la circulación del cable tractor se realiza a velocidad constante, los vehículos pueden estar unidos permanentemente al cable o acoplarse y desacoplarse durante las operaciones. El segundo movimiento es intermitente, es decir la velocidad del cable tractor cambia intermitentemente por ejemplo al pasar por los soportes de las torres o si los vehículos se detienen en las estaciones.

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MÉTODOS Materiales               

4 Trozos circulares de cartón (con diámetro de 85 ml) 2 Trozos circulares de cartón (con diámetro de 78 ml) 1 Madera tripley (48x16 cm) 1 Madera tripley (16x19 cm) 1 Madera con forma de Triangulo 1 Alambre (25cm de largo y 3ml de grosor) 2 Pilas 1 Portapila 1 interruptor 1 Hilo grueso (1.5 de largo) 1 Motor Reductor 6 Trozos de Cartón (Para las cabinas) 2 trozos de alambre (fáciles de doblar) 1 Pistola de silicona Pestaño y Cautiño

Proceso BASE:  Pegar la madera de 16 x 19 cm en un extremo de la madera más grande.  Pegar el trozo de madera triangular en el medio del borde interior que forman ambas maderas.  Con un punzón o alguna herramienta con punta, hacemos un agujero en el medio de cada trozo circular de cartón.  Hacemos dos poleas, pegando para cada una, dos trozos circulares de 85 ml de diámetro con uno de 78 ml de diámetro y 6 m de grosor en el medio de ambos trozos.  Acoplamos una de las poleas al eje del motor reductor y lo fijamos con algún adhesivo.  Fijamos el motor reductor a 7 cm del borde de 16cm de la madera de 48 x 16 cm, siendo sostenido por dos trozos de madera que fueron pegados a igual medida que el motor con una inclinación de “”  Doblamos el alambre con ayuda de un alicate a … cm desde la punta y … cm seguido desde el doblez, siendo cortado a …cm de su última curva.  Acoplamos la segunda polea a la punta del alambre donde hicimos el primer doblez.  En la misma punta del alambre, acoplamos el trozo circular de 3 cm de diámetro y lo fijamos con algún adhesivo para sostener la polea.  Pegamos el alambre desde su mayor longitud por encima del triángulo pegado en la madera de 16 x 19 cm a una distancia de … cm  Colocamos el hilo por las poleas, lo tensamos un poco y posteriormente pegamos ambas puntas del hilo.  Hacemos una pequeña inspección al motor, para asegurarnos que funcione. 9

CABINAS:  Doblamos los trozos de cartón de 11.2 x 3 cm en 4 partes iguales y pegamos los extremos.  Pegamos y cubrimos los huecos de las piezas hechas anteriormente con los trozos de 3x 3 cm.  Introducimos un alambre delgado en cada caja y lo fijamos con algún adhesivo.  Doblamos cada alambre dándole una forma curvilínea y en el extremo de cada alambre le damos una forma de un pequeño gancho.  Colocamos las cabinas enganchando al hilo el pequeño doblez con forma de gancho, separadas a … cm de hilo

DISEÑO:  Pintamos la base y añadimos algunos detalles artísticos.  Colocamos el interruptor en un punto cualquiera, de igual manera que el porta pilas

FUNCIÓN: Colocamos las pilas en la porta pilas Soldamos un cable de la porta pilas a un contacto del motor El otro cable de la porta pilas lo soldamos a una pata del interruptor Soldamos otro cable desde la pata de la porta pilas hasta el otro contacto del motor.

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APLICACIÓN MARCO TEÓRICO En primer lugar se va seleccionar los temas a tratar y que influyen en el prototipo

FUNCION LINEAL: Al tomar la vista lateral del teleférico podemos tomar cierta referencia a un sistema de coordenadas, tales que si tomamos los centros de ambos carretes como puntos se puede realizar una recta en el plano, tomando de origen la esquina inferior del prototipo.

 ECUACIONES EN LA RECTA Para dibujar una recta en el plano solo se hace falta de dos puntos que ya tenemos de referencia, posteriormente hallamos la ecuación con los valores obtenidos DONDE: Y, X son variables m es la pendiente

FUERZA La fuerza en la física es una magnitud que se mide en N (Newton)



TENSIÓN: Es la fuerza que ejerce al aplicar otras dos fuerzas contrarias en los extremos de una cuerda por ejemplo.



MASA: Es una magnitud física que mide la cantidad de materia en un cuerpo



ACELERACIÓN: Es la magnitud física que mide la variación de la velocidad con respecto al tiempo

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MOVIMIENTO CIRCUNFERENCIAL UNIFORME Es la trayectoria que describe un objeto de forma circular con rapidez constante

RAPIDEZ TANGENCIAL (V) Indica la longitud de arco en cada intervalo de tiempo

RADIO (R) Es la distancia que existe entre la trayectoria circular y su centro

ACELERACIO CENTRÍPETA (ACP) Es la aceleración que tiene como dirección el centro de la circunferencia

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RAPIDEZ ANGULAR (w) Indica el ángulo que el radio de giro barre por cada unidad de tiempo

MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE



Posición Es la distancia que se encuentra el objeto a la posición de equilibrio



Periodo Es tiempo que trascurre para realizar una oscilación completa



Frecuencia Es el número de veces que repite la oscilación en un segundo. Además es la relación inversa del periodo



Amplitud Es la distancia máxima que alcanza el cuerpo



Frecuencia angular Es la representación de la velocidad de cambio de fase del movimiento

ECUACIÓN DE LA POSICIÓN (M.A.S)

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RELACION ENTRE MCU Y MAS:

La relación entre el MCU y MAS es la siguiente al tener un cuerpo que se está movimiento de manera circular, su sombra proyectada de uno de sus ejes representan una segmento que coincide con el diámetro de la circunferencia generando un movimiento armónico simple cuya amplitud se conoce pues igual al radio de la circunferencia y su velocidad angular es la misma que el movimiento circular. La proyección se puede obtener utilizando una fuente luminosa sobre el MCU. Teniendo como elongación la distancia desde la posición que tiene en cada instante al punto medio de la circunferencia y derivando la ecuación de la elongación podemos obtener la ecuación de la velocidad, así mismo derivando la última se puede obtener la ecuación de la aceleración.

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HOJA DE CÁLCULOS CALCULO DEL TIEMPO

Ensayo

Tiempo

1

3.07

2

2.90

3

3.07

4

2,68

5

3.07

6

3.17 Promedio

3.02

CÁLCULOS EMPLEANDO EL MOVIMIENTO CIRCUNFERENCIAL UNIFORME DATOS Distancia entre centro de radio T. Promedio Longitud de cuerda Radio menor Tiempo de radio menor Radio mayor Tiempo de radio mayor Velocidad Velocidad angular mayor Velocidad angular menor Frecuencia de la cabina Aceleración centrípeta mayor Aceleración centrípeta menor

Medidas 0.1055 3,02 0.374 0.039 0.736 0.0425 0.802 0.333 7.834 8.537 0.3311 2.61 2.843

Unidades metros Segundos metros metros Segundos Metros segundos Metros/segundos Radianes /segundo Radianes /segundo Hertz Metro/segundo2 Metro/segundo2

APLICACIÓN DEL M.A.S Disco mayor

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Datos Amplitud Tiempo Frecuencia Frecuencia angular

Medidas

Unidades Metros Segundos Hertz Radianes/segundos

Medidas

Unidades Metros Segundos Hertz Radianes/segundos

0,0425 0,802 1.247 7,834

Disco menor

Datos Amplitud Tiempo Frecuencia Frecuencia angular

0.039 0.736 1.359 8.537

DCL, FUERZA Y POTENCIA 1. Descomposición de las fuerzas en el DCL

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