Informe Fisica - Nota: 8 PDF

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Informe sobre materia y energía oscura, el bosón de Higgs...

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UNIDAD EDUCATIVA “GIOVANNI ANTONIO FARINA”

Educamos con Suavidad y Firmeza desde 1967

INFORME TEÓRICO DE FÌSICA

GRUPO NO: 5

INTEGRANTES:

CURSO:

FECHA:

TEMA: Modelo estándar de las partículas

ÍNDICE DE CONTENIDO

PORTADA……………………………………………………………………………………………...i DEDICATORIA.......................................................................................¡Error! Marcador no definido. DEDICATORIA.......................................................................................¡Error! Marcador no definido. AGRADECIMIENTOS............................................................................¡Error! Marcador no definido. PÁGINAS INSTITUCIONALES............................................................¡Error! Marcador no definido. DERECHO DE APROVACIÓN.............................................................¡Error! Marcador no definido. CERTIFICADO DE AUTENTICIDAD...................................................¡Error! Marcador no definido. OFICIO PARA LA REALIZACIÓN DE INVESTIGACIÓN................¡Error! Marcador no definido. CERTIFICADO DE LA INSTITUCIÓN.................................................¡Error! Marcador no definido. ÍNDICE DE CONTENIDO...................................................................................................................1 ÍNDICE DE TABLAS...........................................................................................................................5 ÍNDICE DE FIGURAS.........................................................................................................................6 RESUMEN............................................................................................................................................ 7 ABSTRACT.......................................................................................................................................... 8 INTRODUCCIÓN....................................................................................¡Error! Marcador no definido. CAPÍTULO I.........................................................................................................................................9 PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN............................................................................................9

1.1

Planteamiento del problema.......................................................................................9 1.2

Objetivos de la investigación.............................................................................9

1.2.1

Objetivo general................................................................................................9

1.2.2

Objetivos específicos.........................................................................................9

1.3

Justificación.....................................................................................................10

CAPÍTULO II...................................................................................................................................... 11 MARCO TEÓRICO............................................................................................................................ 11

2.1.

Antecedentes.............................................................................................................11

2.2.

Marco teórico............................................................................................................16

2.3.

Partes constitutivas de un prototipo automático.......................................................17 2.3.1.

Introducción.....................................................................................................17

2.3.2.

Estructura mecánica.........................................................................................18

2.3.3.

Fuentes de alimentación..................................................................................19

2.3.4.

Sistemas de control..........................................................................................19

2.3.5.

Actuadores.......................................................................................................20

2.4.

Bases legales.............................................................................................................25

2.5.

Términos clave.........................................................................................................25 2.5.1.

Introducción.....................................................................................................25

CAPÍTULO III..........................................................................................¡Error! Marcador no definido. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN...........................................................¡Error! Marcador no definido.

3.1

Diagrama estructural del prototipo implementado...¡Error! Marcador no definido.

3.2

Materiales estructurales............................................¡Error! Marcador no definido. 3.2.1.

Estructura de soporte.......................................¡Error! Marcador no definido.

3.2.2.

Estructura de transporte...................................¡Error! Marcador no definido.

3.3

Elementos de adquisición.........................................¡Error! Marcador no definido.

3.4

Actuadores................................................................¡Error! Marcador no definido. 3.4.1

Subsistema1: Actuador....................................¡Error! Marcador no definido.

3.5

Variables de análisis en el sistema de control...........¡Error! Marcador no definido.

3.6

Metodología para el desarrollo de pruebas...............¡Error! Marcador no definido. 3.6.1

3.7

Métodos de pruebas.........................................¡Error! Marcador no definido. Análisis económico...................................................¡Error! Marcador no definido.

CAPÍTULO IV.........................................................................................¡Error! Marcador no definido. PRUEBAS Y RESUTADOS..................................................................¡Error! Marcador no definido.

4.1

Introducción..............................................................¡Error! Marcador no definido.

4.2

Protocolo de pruebas................................................¡Error! Marcador no definido. 4.2.1 Preparación previa a las pruebas...............................¡Error! Marcador no definido.

Prueba de funcionamiento........................................¡Error! Marcador no definido.

4.3

Exoesqueleto manipulado de manera acoplada con peso¡Error! Marcador no

3.7.1 definido.

CAPÍTULO VI.........................................................................................¡Error! Marcador no definido. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES................................................................................27

4.4

Sistema Mecánico del Exoesqueleto........................................................................27

4.5

6.3 Sistema mecatrónico del exoesqueleto...............................................................28

BIBLIOGRAFÍA.................................................................................................................................30

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1 Ventajas y Desventajas-Motorreductores....¡Error! Marcador no definido. Tabla 2 Ventajas y Desventajas-Motor a pasos.......¡Error! Marcador no definido. Tabla 3 Ponderación de criterios para el actuador...¡Error! Marcador no definido. Tabla 4 Evaluación de velocidad..............................¡Error! Marcador no definido. Tabla 5 Evaluación de costo.....................................¡Error! Marcador no definido. Tabla 6 Evaluación de peso......................................¡Error! Marcador no definido. Tabla 7 Evaluación de potencia................................¡Error! Marcador no definido. Tabla 8 Evaluación de torque...................................¡Error! Marcador no definido. Tabla 9 Evaluación de resolución.............................¡Error! Marcador no definido. Tabla 10 Evaluación de precisión.............................¡Error! Marcador no definido. Tabla 11 Conclusión de selección de tipo de material..............¡Error! Marcador no definido. Tabla 12 Tabla de variables de análisis....................¡Error! Marcador no definido. Tabla 13 Análisis mecánico......................................¡Error! Marcador no definido. Tabla 14 Análisis eléctrico y electrónico...................¡Error! Marcador no definido. Tabla 15 Pruebas para selección de sensores.........¡Error! Marcador no definido. Tabla 16 Pruebas para selección de velocidad........¡Error! Marcador no definido. Tabla 17 Pruebas para verificación de RPM............¡Error! Marcador no definido. Tabla 18 Pruebas para selección para RPM de la banda inferior. ¡Error! Marcador no definido. Tabla 19...................................................................................................................32 Tabla 20...................................................................................................................33 Tabla 21...................................................................................................................34 Tabla 22...................................................................................................................35 Tabla 23...................................................................................................................36 Tabla 24...................................................................................................................37 Tabla 25...................................................................................................................38 Tabla 26...................................................................................................................40

Tabla 27...................................................................................................................41

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Funcionamiento Revesta.................................................................................12 Figura 2. Máquina Revesta Developer Fuente: (PAT GROUP, 2019)......................13 Figura 3. Esquema general de funcionamiento............................................................14 Figura 4. Máquina MIC comercial...................................................................................14 Figura 5. HMI para puesta en marcha de la serie DSR..............................................15 Figura 6. Elementos para generar procesos de calidad.............................................16 Figura 7. Soportes mecánicos de una máquina llenadora de pastillas....................18 Figura 8. Envasadora rotativa de acero inoxidable.....................................................19 Figura 9. Actuadores Neumáticos...................................................................................21 Figura 10. Actuadores Hidráulicos..................................................................................22 Figura 11. Servomotor......................................................................................................23 Figura 12. Motores a pasos, a) Unipolares, b) Bipolares...........................................23 Figura 13. Composición general de un servomotor.....................................................24 Figura 14. Elementos de un motor AC...........................................................................25 Figura 15. Diagrama esquemático del prototipo..........¡Error! Marcador no definido. Figura 16. Estructura de soporte....................................¡Error! Marcador no definido. Figura 17. Rodamientos...................................................¡Error! Marcador no definido. Figura 18. Diagrama esquemático para la adquisición de señales¡Error! Marcador no definido. Figura 19. Sensor Infrarrojo.............................................¡Error! Marcador no definido. Figura 20. Sensor ultrasónico..........................................¡Error! Marcador no definido. Figura 21. Sensor indcutivo.............................................¡Error! Marcador no definido.

RESUMEN Y de manera acoplada para ver el desempeño de todo el exoesqueleto. PALABRAS CLAVES: 

BIOMECÁNICA



MIOLOGÍA



EMG



IMU

ABSTRACT This proyecto KEY WORDS:



AUTOMETION

CAPÍTULO I

PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN 1.1

Planteamiento del problema El avance de la tecnología y métodos de cálculo han hecho que se replantee el

modelo estándar de partículas, motivo por el cual ha surgido la pregunta ¿El modelo estándar de partículas seguirá teniendo validez dentro de algunos años? [ CITATION Pér09 \l 2058 ]. Según la revista CNN español, se ha visto que se a lo largo de los años se han hecho varios experimentos para encontrar la llamada partícula de Dios. Por ello el modelo estándar de física de partículas establece los fundamentos de como interactuar las partículas y fuerzas elementales en el universo[ CITATION CNN13 \l 2058 ]. Además, existen varias ideas sobre el porcentaje de materia y energía que se encuentra presente en el universo y relacionar la obtención de masa con el campo de Higgs. 1.2 Objetivos de la investigación 1.2.1 Objetivos generales Indicar las características y repercusiones del modelo estándar de partículas relacionadas a la obtención de la masa con el campo de Higgs. 1.2.2 Objetivos específicos 

Investigar el modelo estándar de partículas y fuerzas por medio de campos cuantizados.



Describir la relación que existe en la obtención de la masa con el campo de Higgs



Analizar las características del modelo estándar de partículas en la explicación de lo que se observa en el Universo.



Investigar las características de la materia oscura y la energía oscura.



Observar los efectos que genera la materia y la energía en el universo.

1.3 Justificación Entre los siglos XIX y XX los físicos estaban asombrados por los descubrimientos que se obtenían sobre el átomo y sus elementos constituyentes. Esas nuevas ideas generaron mas dudas al campo de la física que fueron resueltas por científicos como Einstein y Planck. Después de resolver estos problemas ocurrieron nuevos planteamientos de problemas que necesitaron ser resueltos por la física cuántica, la cual es la descripción y explicación del comportamiento de las partículas más fundamentales. Por ello, en los siglos XX y XXI se ha ido mejorando el modelo estándar de partículas, mismo que es la base de la física cuántica. Cabe recalcar que este modelo es imperfecto pues tiene sesgos importantes con respecto a cuestiones como el “gravitón”, la materia oscura y la energía oscura. Por lo tanto, la presente investigación pretende esclarecer las repercusiones que trae consigo el modelo estándar de partículas en la física moderna. Además, generar una discusión sobre el modelo estándar y como influyen la materia oscura y energía oscura en el universo, recalcando que no se conoce la naturaleza de los mismos, pero si los efectos .

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

El presente capítulo va a describir los fundamentos teóricos de los elementos que son parte del proyecto de investigación, se iniciará con una descripción general del estado actual de la física moderna. Dentro del estado actual del estado actual de la física moderna se va a citar la influencia del modelo estándar de las partículas y como este modelo explica todo lo que se observa hasta el momento en el universo. Además, se desarrollará una descripción breve de las características de la materia oscura y la energía oscura, las cuales constituyen el mayor porcentaje de la materia y energía presentes en el universo.

2.1. Modelo estándar de las partículas El modelo estándar de las partículas en física es una teoría en proceso de elaboración la cual se encarga de explicar cómo está hecho y cómo funciona el universo. Con el pasar del tiempo los elementos destacados del modelo fueron encajando en su lugar, desde el descubrimiento del electrón en 1897 hasta el descubrimiento del quark top en 1995[ CITATION Esc \l 2058 ]. En la actualidad se maneja una clasificación aceptable de las partículas elementales que componen la materia. Se consideran la existencia de solo tres familias. La primera familia está formada por cuatro elementos, electrones, quarks up, quarks down y neutrinos electrónicos. Toda la materia que existe en el universo se encuentra formada por estos cuatro elementos. Cabe recalcar que estas cuatro

clases de partículas elementales se encuentran unidas ente sí debido a la acción de la fuerza de gravedad, electromagnética y nuclear (ver Figura 1).

Figura 1. Partículas elementales Fuente: [ CITATION Esc \l 2058 ]

También, se ha descubierto que cada una de las fuerzas se transmiten mediante otro tipo de partículas, que pueden ser gluones. En la se presenta un protón, el cual se compone de dos quarks up y un quark down, aunque entre los quarks actúan todas las fuerzas predomina ampliamente la fuerza nuclear que se encuentra representada con líneas blancas y estos serían los gluones.

Figura 2. Representación de un protón Fuente: [ CITATION Esc \l 2058 ]

La segunda familia es del muón y esta familia posee una vida efímera y se la encuentra en rayos cósmicos. El muón es una partícula similar al electrón, pero con una masa 200 veces mayor que el electrón. Esta familia esta compuesta por cuatro elementos

y

son:

muones,

quarks

strange,

quarks

charm

y

neutrinos

muónicos[ CITATION Esc \l 2058 ]. La tercera familia es el tau y esta familia también posee una vida efímera (fracción de segundos) y se la encuentra en rayos cósmicos. El tau es una partícula

similar al electrón, pero con una masa 3.500 veces mayor que el electrón. Esta familia está compuesta por cuatro elementos y son: tauones, quarks top, quarks bottom y neutrinos tauónicos[ CITATION Esc \l 2058 ]. También, el modelo estándar describe el universo usando 6 quarks, 6 leptones y algunas partículas que son “portadoras” de las fuerzas. Existen cuatro fuerzas interaccionadas, cada una se encuentra mediada por una partícula fundamental, la que

se

le

llama

partícula

intermediaria

o

portadora. En

la

interacción

electromagnética se encuentran los fotones, en la interacción gravitatoria se encuentran los gravitones y en la interacción fuerte se los conoce como gluones que no tienen masa. Mientras que las partículas portadoras de la fuerza débil (W± y Z) tienen una masa de 80-90 GeV/c2. Cabe mencionar que la gravedad no esta incluido, en el modelo estándar se la incluye solamente como una hipótesis especulativa pues los gravitones no se han observado directamente[ CITATION Vid \l 2058 ]. Además, cuando se tiene energías con un valor muy alto y a escalas muy pequeñas las interacciones (fuerte, electromagnética y débil) llegan a un valor similar, pero la convergía es impe...