Estatica, Cinematica y Dinamica. sus aplicaciones PDF

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Explicaar la importancia de la estatica, cinematica y la dinamica...

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Proyecto Estática, dinámica y cinemática POR: ULISSES TORRES Y VERNICA SOLIS

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Índice Ubicación conceptual del tema...................................................................................................................4 Física.......................................................................................................................................................4 Estática....................................................................................................................................................4 Dinámica..................................................................................................................................................4 Cinemática...............................................................................................................................................4 Descripción del tema...................................................................................................................................6 Un poco de historia.................................................................................................................................6 Ley de la inercia...................................................................................................................................9 Ley de las fuerzas.................................................................................................................................9 Ley de acción y reacción......................................................................................................................9 Aplicaciones...............................................................................................................................................11 Un objeto que orbita la tierra ( los satélites).........................................................................................11 Conclusión……………………………………………………………………………………………………………………………………………… Bibliografía.................................................................................................................................................14

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Introducción Se ha comprobado en la práctica que el universo se rige por ciertas reglas y parámetros, desde el movimientos de los astros, hasta el crecimiento en espiral de un girasol; estas reglas y parámetros no son ni más ni menos que las diferentes leyes de la naturaleza que se han venido estudiando desde que el hombre se preguntó la razón y en algunos casos la finalidad de los sucesos que tenían lugar a su alrededor, es decir el “Por qué” de las cosas, esta pregunta ha sido el motor que ha llevado al hombre como raza a buscar las respuestas y de ser necesario formular lenguajes, métodos, sistemas e incluso maneras y formas de pensamientos completamente nuevas para así poder contestar estar interrogantes; a lo largo de los siglo estas leyes han cambiado y se han perfeccionado para así poder darle explicación a una cantidad aun mayor de sucesos que de no ser por estas serían vistos como algo extraordinario, es decir que las ciencias básicas como lo son la física, química y matemática son la manera que tiene el hombre de traducir el mundo como un todo a un plano abstracto reinado por el pensamiento en el cual nosotros los humanos podemos crear e idear nuevos conceptos basándonos en las leyes naturales para lograr completar nuevos objetivos y poder llegar a nuevos horizontes y conocimientos, todo esto con la finalidad de hacer nuestras vida cotidianas sean un camino cada vez más sencillos de transitar. De aquí surgen preguntas que mi equipo y yo estamos listos y dispuestos a responder, las cuales son: ¿cuáles son estas leyes?, ¿Cuál sería un invento que podría facilitar todavía más la vida? Y ¿Cómo se relacionan estos inventos con las leyes previamente mencionadas?, las respuestas a estas preguntas son sencillas: 1-leyes de la física y química, 2-un ejemplo es la energía eléctrica renovable y 3- es gracias a que se comprenden estas leyes que el humano puede crear e inventar. Entonces ¿de qué trata este proyecto?, nosotros hemos optado por estudiar varias de las nuevas tecnologías con la finalidad de poder comprender y reconocer cuales de las leyes que hemos estudiado hasta el momento en la materia de estática y dinámica son las que actúan para hacer que estas tecnologías funcionen; la principal tecnología que estudiamos fueron la energía nuclear por fusión como un camino hacia un mundo más limpio y ecológico. A partir de aquí explicaremos como es que funcionan.

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Ubicación conceptual del tema Física La física es una de las ciencias básicas del conocimiento humano que tiene como finalidad explicar el comportamiento del movimiento en todas sus formas y magnitudes, este tipo de descripciones hacen ver a la física como una materia sencilla y sin complicaciones, lamentamos decirles que eso no puede estar más lejos de la realidad, su campo de estudio, aunque pueda parecer sencillo es tan amplio como el universo mismo, la física puede estudiar desde la caída de una manzana hasta el movimiento y naturaleza de los agujeros negros. Y no solo eso es gracias a la física que se han podido comprender variedad de distintos fenómenos en el mundo y el universo. Veamos un poco de los campos que estudia la física, como se podrán imaginar la Estática, Dinámica y Cinemática son unos de ellos, sin embargo, no son los únicos, uno de los campos que estudia, la astronomía, aunque muchos puedan decir que son campos separados, la astronomía fue algo vital para el nacimiento de esta ciencia, la astronomía es la ciencia que se dedica al estudio de los cuerpos celestes, los movimientos y los fenómenos ligados a ellos, es gracias a la fascinación del ser humano por los astros que nace esta ciencia, es impresionante como la constante búsqueda del hombre por el conocimiento y entendimiento de su ambiente lo ha llevado a los confines del universo mismo. Otros de los campos que estudia la física son la acústica, la óptica, termodinámica, mecánica cuántica, física nuclear, electromagnetismo etc. Son tantos los campos que estudia la física que no podríamos exponerlos todos de manera profunda ni siquiera en un centenar de libros, por lo que iremos directo al grano, los primeros que mencionamos que son los que nos importan en este momento, la Estática, la dinámica y la cinemática, las cuales explicaremos a continuación.

Estática Es la parte de la mecánica que estudia el equilibrio de las fuerzas en un objeto en reposo.

Dinámica La dinámica es la parte de la física que estudia las fuerzas que actúan sobre un cuerpo en movimiento y como estas fuerzas alteran el movimiento del objecto

Cinemática Estudia las leyes del movimiento de los objetos solidos sin considerar las causas que los originan

y se limita principalmente, al estudio de la trayectoria en función del tiempo} Conociendo el significado de esto tenemos una idea más clara de los que es la física, cabe recalcar que estas son las bases para la física clásica, que es la que se ha usado para desarrollar gran diversidad de modelos y métodos, usemos por ejemplo el universo de reloj de Newton, que indudablemente es eficaz, pero solo en cortos periodos de tiempos (tratando de tiempos astronómicos, donde 100,000 años son poco), este tipo de modelo universal nos dice que las

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orbitas de los planetas siempre han sido así y que no importa el tiempo jamás cambiaran, como dije anteriormente, en efecto tiene razón Newton, pero por un corto periodo de tiempo. Uso este dato solo para ejemplificar cómo funciona la física, en esta, como en toda ciencia, es normal que se tenga la razón en algo, pero mientras ese algo este sujeto a ciertas condiciones, así como también es normal que se descubran cosas nuevas mientras lo que se buscaba no tenga ningún tipo de relación aparente con lo investigado. La física es una rama del saber humano que evoluciona a la par de él, es algo que está escrito en las mentes de las personas, porque, aunque muchos alumnos y estudiantes lleguen a declarar que en su vida jamás utilizaran los conocimientos adquiridos en las clases de física, lo harán de manera inequívoca, muchos ignoran que la física es parte del mundo, y que sin darse cuenta hacen análisis y deducen sucesos de manera inconsciente utilizando esos mismos conocimientos que un día declararon jamás usarían. Es gracias a la física aplicada que muchas de las cosas que hoy parecen naturales en mundo existen, por ejemplo, los coches, celulares, aviones, barcos, computadoras, red eléctrica, alumbrado público, drenaje etc. el mundo jamás habría podido llegar a ser lo que es hoy en día de no ser por grandes mentes que se dedicaron a estudiar esta ciencia, y poco a poco construir los cimientos del mundo moderno (veremos un poco más de estos personajes en la parte del desarrollo del tema)

Descripción del tema

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Un poco de historia Como vimos anteriormente en las nuevas tecnologías se aplican muchos de los conceptos que el hombre ha ido recopilando a lo largo de su historia, gracias a esto estamos cada vez más cerca de poder utilizar tecnologías que parecen milagrosas. De aquí surgen varias preguntas, ¿Cuáles son esos conceptos y conocimientos que el hombre ha podido reunir a lo largo de su historia? ¿cómo y cuándo los consiguieron? y ¿Quiénes fueron esos hombres y mujeres que fueron descubriéndolos? Esta parte del documento tiene como finalidad responder esas distintas preguntas para así poder desarrollar la parte de la aplicación de estos conocimientos en el mundo real. Empecemos por el principio, para poder iniciar bien esta explicación debemos mencionar al que se considera como el primer científico de la historia de la humanidad Tales de Mileto, Vivió y murió en Mileto, polis griegas de la costa jonia. Fue el iniciador de la escuela de Mileto a la que pertenecieron también Anaximandro y Anaxímenes el primero siendo discípulo directo de él. En la antigüedad se le consideraba uno de los Siete Sabios de Grecia. Fueron muchas las aportaciones que dio al mundo, las más importantes siendo a los campos de la matemática y de la astronomía, es mayormente conocido por ser el primero en utilizar el razonamiento deductivo en la geometría y se le atribuye la enunciación de dos teoremas geométricos que llevan su nombre. fue el primer hombre occidental del que se tiene registro que trató de conocer la verdad del mundo mediante explicaciones racionales y no fantásticas o místicas, como hasta entonces se hacía en la Antigua Grecia por medio de los mitos. Y, por lo tanto, Tales es verdaderamente importante para la Historia de la filosofía occidental. Fue el iniciador de esta y con ello, creó un legado de búsqueda y amor a la sabiduría, que continuará inmediatamente con Anaximandro y Anaxímenes, y que llegará a su esplendor, en la Antigua Grecia; más de un siglo después con Sócrates, Platón y Aristóteles: tres filósofos que se han convertido en los pilares del pensamiento moderno Después de haber mencionado a Tales de Mileto debemos mencionar a otro griego que con un razonamiento que parece simple el día de hoy, dedujo uno de los conceptos más utilizados en la ciencia moderna, nos referimos a Demócrito; fue un filósofo y matemático que no solo fue uno de los que dedujo la existencia del átomo, también fue uno de los primero o puede que incluso haya sido el primero en hablar sobre la inercia, ya que tanto el cómo su maestro Leucipo pensaban que el movimiento existía en sí mismo, al igual que dedujo el átomo, usando la misma línea de pensamiento logro deducir la existencia del vacío, basándose en la idea de la dualidad del “ser” y el “no ser”. Continuando con nuestro recorrido por la historia de la física, seguimos con unos de los filósofos que más a sonado desde la antigüedad, Aristóteles, el fue el que es considerado el primer científico influyente en la historia humana, fue un filósofo, polímata y científico nacido en la ciudad de Estagira, al norte de Antigua Grecia. Es considerado junto a Platón, el padre de la filosofía occidental. Sus ideas han ejercido una enorme influencia sobre la historia intelectual de Occidente por más de dos milenios. Fue maestro de Alejandro Magno en el Reino de Macedonia durante casi 5 años. En la última etapa de su vida fundó el Liceo en Atenas, donde enseñó hasta

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un año antes de su muerte. Sin embargo, lo importante de este pensador no es en si su vida, si no sus aportaciones las cuales son tantas que es imposible explicarlas todas en este texto. Viajando un poco más rápido por la historia del físico llegamos a uno de los griegos con más afición por la física, una de sus frases célebres es: denme un punto de apoyo y moveré el mundo, hablamos de Arquímedes; fue un físico, ingeniero, inventor, astrónomo y matemático griego. Aunque se conocen pocos detalles de su vida, es considerado uno de los científicos más importantes de la Antigüedad clásica. Entre sus avances en física se encuentran sus fundamentos en hidrostática, estática y la explicación del principio de la palanca. Es reconocido por haber diseñado innovadoras máquinas, incluyendo armas de asedio y el tornillo de Arquímedes, que lleva su nombre. Experimentos modernos han probado las afirmaciones de que Arquímedes llegó a diseñar máquinas capaces de sacar barcos enemigos del agua o prenderles fuego utilizando una serie de espejos. Se considera que Arquímedes fue uno de los matemáticos más grandes de la antigüedad y, en general, de toda la historia. Usó el método exhaustivo para calcular el área bajo el arco de una parábola con el sumatorio de una serie infinita, y dio una aproximación extremadamente precisa del número pi. También definió la espiral que lleva su nombre, fórmulas para los volúmenes de las superficies de revolución y un ingenioso sistema para expresar números muy largos. Como podemos ver Arquímedes fue de suma importancia para el desarrollo de la física moderna, de no ser por sus aportaciones en el ámbito de la física el mundo no sería como lo conocemos. Como hemos podido ver los cimientos de la física son increíblemente profundos y antiguos, pero una de las maravillas de esta ciencia es el hecho que nunca deja de crecer y siempre se van descubriendo nuevas cosas, ahora pasaremos a ver el nacimiento de la física como una ciencia en si misma y no solo como un complemento de otras ciencias. Para ello mencionaremos a los principales exponentes de esta ciencia, la física clásica. Para poder hablar de la física clásica debemos mencionar como fue que nació, se podría decir que la física clásica nació a la par que nació la teoría heliocéntrica, para hacer una rápida mención esta teoría fue el inicio de una tormenta en el mundo cuando se supo de ella, ya que contradecía completamente lo que se había creído por más de 1000 años, fue el inicio de una revolución del pensamiento y jamás se habrían imaginado todo el cambio que esta género, los responsables de esta teoría se podrían llamar los padres de la fisca clásica. La teoría heliocéntrica fue ideada por el astrónomo Nicolas Copérnico, él fue un monje matemático, astrónomo, jurista, físico, clérigo católico, gobernador, diplomático y economista. Junto con sus extensas responsabilidades, la astronomía figuraba como poco más que una distracción. Por su enorme contribución a la astronomía, en 1935 se dio el nombre «Copernicus» a uno de los mayores cráteres lunares, ubicado en el Mare Insularum. como vimos anteriormente la teoría heliocéntrica fue un punto clave en lo que se considera como la primera revolución científica, pero no fue el único punto que fue de gran importancia, también tenemos que hablar sobre Johannes Kepler quien fue el que propuso las tres leyes del movimiento planetario entre 1609 y 1618. En ellas establece que los planetas del sistema solar se mueven en órbitas elípticas.

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Ahora es momento de hablar de unos de los hombres más conocidos de su época a quien se le ha atribuido la famosa frase: “pero se mueve”, Galileo Galilei; astrónomo, físico, matemático, filosofo e ingeniero de origen italiano, el invento distintas mejoras para los telescopios, que fue gracias a esto que se reunieron pruebas para poder sustentar la teoría heliocéntrica. Ya se ha mencionado a una gran cantidad de filósofos y científicos de la antigüedad, todo esto con una sola finalidad llegar a este punto, es momento de mencionar a el que se considera por muchas personas como “El científico más grande de todos los tiempos” Sir Isaac Newton. fue un físico, teólogo, inventor, alquimista y matemático inglés. Es autor de los Philosophiæ naturalis principia mathematica, más conocidos como los Principia, donde describe la ley de la gravitación universal y estableció las bases de la mecánica clásica mediante las leyes que llevan su nombre. Entre sus otros descubrimientos científicos destacan los trabajos sobre la naturaleza de la luz y la óptica (que se presentan principalmente en su obra Opticks), y en matemáticas, el desarrollo del cálculo infinitesimal. Newton comparte con Gottfried Leibniz el crédito por el desarrollo del cálculo integral y diferencial, que utilizó para formular sus leyes de la física y astronomía. También contribuyó en otras áreas de las matemáticas, desarrollando el teorema del binomio y las fórmulas de NewtonCotes. Entre sus hallazgos científicos se encuentran el descubrimiento de que el espectro de color que se observa cuando la luz blanca pasa por un prisma es inherente a esa luz, en lugar de provenir del prisma (como había sido postulado por Roger Bacon en el siglo XIII); su argumentación sobre la posibilidad de que la luz estuviera compuesta por partículas; su desarrollo de una ley de convección térmica, que describe la tasa de enfriamiento de los objetos expuestos al aire; sus estudios sobre la velocidad del sonido en el aire; y su propuesta de una teoría sobre el origen de las estrellas. Fue también un pionero de la mecánica de fluidos, estableciendo una ley sobre la viscosidad. Como podemos ver Newton fue una de las mentes más brillantes que ha tenido la humanidad en su historia, este científico es de vital importancia para la asignatura que estamos estudiando en este momento, ya que fue gracias a él y a sus leyes que existe la materia de dinámica y cinemática en primer lugar, pero cuales son estas leyes que les acabo de mencionar, bueno hay muchas pero las principales son las 3 leyes del movimiento de Newton, las cuales son: la primera que es la ley de la inercia, la segunda que es la ley de las fuerzas y la tercera que es la ley de acción y reacción. Estas tres leyes mencionadas anteriormente son las que rigen el mundo y la naturaleza del propio, es decir que son unas de las leyes de la naturaleza que mencionamos en la introducción de este texto, y también como lo mencionamos al inicio para poder hacer una aplicación de esta necesitamos comprenderlas, es decir, es por ello por lo que a continuación explicaremos estas leyes. Ley de la inercia En esta primera ley, Newton expone que “Todo cuerpo tiende a mantener su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas

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ejercidas sobre él”. Esta ley postula, por tanto, que un cuerpo no puede cambiar por sí solo su estado inicial, ya sea en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a menos que se aplique una fuerza neta sobre él. Newton toma en cuenta, sí, que los cuerpos en movimiento están sometidos constantemente a fuerzas de roce o fricción, que los frena de forma progresiva. Ley de las fuerzas La segunda ley del movimiento de Newton dice que “Cuando se aplica una fuerza a un objeto, éste se acelera. Dicha a aceleración es en dirección a la fuerza y es proporcional a su intensidad y es inversamente proporcional a la masa que se mueve”. Esta ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por qué ser constante) actúa una fuerza neta: la fuerza modificará el estado de movimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección. En concreto, los cambios experimentados en la cantidad de movimiento de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la dirección de esta; esto es, las fuerzas son causas que producen aceleraci...