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la casa e mi mama es grande pero larga y esto es algo tonto de llenar para ver un documento raro pero bueno q mas toca...

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FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGRICOLA

MONTAÑA RUSA DE NEWTON

ASIGNATURA:

DINAMICA

DOCENTE:

ING. GUIMAC HUAMAN ALEX

INTEGRANTES:

CADENILLAS MONTEZA JIMMY ALEXANDRER CHOLAN CASTILLO BRENDA BELEN GAMONAL VASQUEZ PILAR LARA NEGRETE RINA MARIA PERES OBLITAS IDELSO RELUZ GONZALES ALDO QUINDE LABRIN ANTONHY

LAMBAYEQUE, 03 de Noviembre del 2016

DINÁMICA

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INDICE Contenido INDICE................................................................................................................. 1 CAPITULO I: GENERALIDADES.............................................................................. 4 1.1.

INTRODUCCION......................................................................................... 4

1.2.

PLANTAMIENTO DEL PROBLEMA................................................................ 6

1.2.1.

HIPOTESIS........................................................................................... 6

1.2.2.

EXPERIMENTACION.............................................................................. 6

1.3.

OBJETIVOS................................................................................................. 7

1.3.1. OBJETIVO GENERAL................................................................................ 7 1.3.2.

OBJETIVOS ESPECIFICOS...................................................................... 7

1.4.

JUSTIFICACION........................................................................................... 8

1.5.

METODOLOGIA........................................................................................... 8

CAPITULO II: PROCESO DE ESTUDIO.................................................................. 10 2.1.

MARCO TEORICO..................................................................................... 10

2.1.1.

FUNCIONAMIENTO DE UNA MONTAÑA RUSA DE NEWTON.................10

2.1.2.

LA ENERGIA....................................................................................... 11

2.1.5.

LAS TRES LEYES DE NEWTON............................................................13

2.1.6.

PRINCIPIO DE CONSERVACION DE LA ENERGIA.................................15

2.1.7.

PENDULO DE NEWTON...................................................................... 17

2.1.8.

LA FUERZA DE GRAVEDAD................................................................18

2.1.9.

VELOCIDAD........................................................................................ 18

2.1.10. BUCLES.............................................................................................. 18 2.1.11. LA CLOTOIDE..................................................................................... 18 CAPITULO III: DESARROLLO DEL PROYECTO......................................................20 3.1.

PROCEDIMIENTO...................................................................................... 20

3.1.1.

DESCRIPCION DEL TRABAJO.............................................................. 20

3.1.2.

HERRAMIENTAS Y MATERIALES..........................................................25

3.1.1.

FORMULAS APLICADAS EN EL PRUYECTO..........................................26

3.1.3.

PROCEDIMIENTO DEL ARMADO......................................................... 26

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DINÁMICA 3.1.2.

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DATOS OBTENIDOS............................................................................ 27

3.2.

RESULTADOS ESPERADOS........................................................................ 29

3.3.

CONCLUISIONES...................................................................................... 30

3.4.

RECOMENDACIONES................................................................................ 30

3.5.

LINKOGRAFIA Y BIBLIOGRAFIA................................................................. 31

CAPITULO I: GENERALIDADES 1.1. INTRODUCCION El principio del funcionamiento de las montañas rusas se basa en la ley de la conservación de la energía: esta dice que la energía no se crea ni se destruye, sino que se transforma, es decir, la cantidad total de energía siempre se mantiene constante. En este caso, dichas energía son la energía cinética y energía potencial. En este trabajo de física llamado la montaña rusa está hecho con el fin de entender el movimiento y recorrido de la esfera en la montaña rusa donde podremos observar que la validez no solo se limita a los objetos de nuestro planeta sino también que su aplicabilidad puede extenderse en la comprensión de muchos fenómenos de nuestro sistema solar y el universo. Esto se logra y se explica a través de las tres leyes de Newton, las cuales permiten establecer cuantitativamente las relaciones entre las fuerzas que actúan sobre un cuerpo y los cambios en el movimiento debidos a dichas interacciones. Su eficacia se evidencia en la comprensión y explicación de la mayor parte de las situaciones cotidianas relacionadas con el movimiento de los cuerpos en nuestro entorno físico, Caminar, levantar un objeto, detener un balón, construir un edificio, son solo unas de las múltiples actividades que se pueden describir y explicar con dichos principios. La conservación de la energía, la energía mecánica total de un sistema es constante cuando actúan dentro del sistema solo fuerzas conservativas. Por otra parte, la energía mecánica se pierde cuando están presentes fuerzas no consecutivas, como la fricción. La energía puede transformarse de una forma en

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otra, pero la energía total de un sistema aislado siempre es constante. Desde un punto de vista universal, podemos decir que la energía total del universo es constante. Si una parte del universo gana energía en alguna forma, otra parte debe perder una cantidad igual de energía. No se ha encontrado ninguna violación a este principio.

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1.2. PLANTAMIENTO DEL PROBLEMA Sabiendo que las cosas se mueven, en su mayoría de veces gracias a una energía sustituida. ¿Por qué?, en este caso la esfera hace su trayecto sin ningún tipo de energía que lo impulse. En concordancia con las diferentes aplicaciones y su alto nivel de importancia, la interpretación y aplicación de las leyes de Newton son sin duda contenidos principales en la enseñanza de la física en el grado décimo y el grado undécimo. Sin embargo, los procesos de aprendizaje e interpretación de dichas leyes por parte de los estudiantes generalmente están caracterizados por diversas dificultades relacionadas con su comprensión y aplicación en la solución de estas situaciones. Dificultades como el aprendizaje memorístico, la falta de interpretación de conceptos y el uso incomprensivo de fórmulas, entre otras, dependen de diferentes factores, como por ejemplo la didáctica y la metodología empleada para la enseñanza de estos principios newtonianos. Es por esta problemática que hemos creado este proyecto, el cual es didáctico y se emplea visualmente las leyes de newton, entonces, serán mejor comprendidas por los estudiantes de la carrera profesional de Ingeniería Agrícola de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo.

1.2.1. HIPOTESIS Se cree que la esfera recorrerá el trayecto gracias a las tres leyes de newton y a la gravedad del planeta. Se explica, entonces el fenómeno producido y se comprueba el proyecto en sí.

1.2.2. EXPERIMENTACION Se Realizó el presente trabajo de investigación con el objetivo de analizar e identificar las leyes de Newton aplicando los conocimientos teóricos a la solución de problemas y a la vida cotidiana.

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1.3. OBJETIVOS 1.3.1. OBJETIVO GENERAL Uno de los objetivos principales es poder comprender los principios y funciones de las tres leyes de Newton así mismo como la energía cinética y la energía potencial gravitatoria, realizando un modelo a escala de una montaña rusa para observar y reconocer que movimientos puede tener la esfera en el recorrido y por medio de cada tramo podamos mostrar la aplicación que esta cumple.

1.3.2.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

 Aplicar el principio de conservación de la energía en diversos puntos de la pista.  Determinar la energía cinética y la energía potencial gravitatoria de la esfera en diversos puntos de la montaña rusa.  Demostrar el diseño y aplicación de un software para demostrar el principio de conservación de la energía mecánica.  Definir con precisión las magnitudes básicas que definen un movimiento.  Resolver problemas de MRU, MRUA Y MCU.  Comprobar la importante (y divertida) relación entre la ciencia y la vida cotidiana  Comprender la disminución de la calidad de la energía o su degradación.  Conocer el funcionamiento de cada mecanismo y para qué sirve.

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1.4. JUSTIFICACION Este tema es elegido porque queremos que nosotros como estudiantes de ingeniería podamos identificarnos desarrollando la habilidad de comprender y analizar los conceptos de masa, fuerza y velocidad con el objetivo de que aplique las tres leyes de Newton en nuestra vida diaria. Como estudiantes de la carrera profesional de Ingeniería Agrícola de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo, es necesario que se tenga una herramienta que nos permita facilitar la enseñanza del docente y mejorar el proceso de enseñanza y aprendizaje. El motivo de este trabajo de investigación y aplicación es porque se ha detectado que existen muchas deficiencias en la lógica matemática (razonamiento, compresión, análisis y reflexión) de parte de nosotros como estudiantes lo que hace complicado el desarrollo, aplicación y solución de problemas reales en la clase. Es por esto que mediante una maqueta se plasmó con el fin de dar a conocer una serie de experimentos y lograr justificar nuestros conocimientos básicos de una manera didáctica las tres leyes de Newton.

1.5. METODOLOGIA Cuando se habla del método científico, podemos encontrarnos con diferentes definiciones, esto se debe a la gran complejidad que yace en su conceptualización; pero puede definirse generalmente como un método de investigación que se usa especialmente en la obtención o elaboración de aquellos conocimientos que provienen de las ciencias. Varias fuentes exponen el término, o lo denominan como aquel conjunto de pasos propuestos por una disciplina con el propósito de adquirir conocimientos válidos por medio de ciertos instrumentos de gran confiabilidad, con una secuencia normal para la formulación y contestación de preguntas, lo que le posibilita a los investigadores partir desde un dado punto A hasta un punto Z con la confiabilidad de conseguir o alcanzar un conocimiento correcto y legítimo. El precursor de este método, según varias fuentes, fue Galileo Galilei, que fue un importante astrónomo, filosofo, físico y matemático italiano, adjetivado como el padre de la ciencia, debido a las grandes observaciones astronómicas que realizo

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y también por su mejora al telescopio, fue entonces en el siglo XVII que cobro vida esta técnica del método científico. Ese conjunto de paso que se siguen en el método científico son: primero, la observación que consiste en reunir o compilar ciertos hechos sobre el problema o asunto sobre el cual se investiga; segundo, el planteamiento del problema, aquí el investigador debe abordar el problema por el que se realiza la investigación; tercero la hipótesis, donde se responde anticipadamente, como consecuencia de una posible solución de un problema, que aparece al intentar explicar un problema en particular, pero que debe ser verificado con la experimentación; cuarto la experimentación, donde se verifica la hipótesis, es decir que explica la validez de esta; y quinto, el análisis y las conclusiones, donde luego de haber realizados los pasos anteriores y al obtener cada uno de los datos, se determina si las hipótesis que se generaron son del todo verdaderas o no, y al realizar varios experimentos semejantes se alcanza siempre la misma conclusión, y se logra emitir una teoría. Esta serie de pasos anteriormente expuestos, generalmente son los más utilizados al momento de utilizar el método científico, pero es importante decir que en ocasiones se suelen utilizar además de estos, otros pasos adicionales como la documentación, el descubrimiento, nuevas preguntas entre otros. En el presente proyecto se utilizó el método científico ya que se explican las tres leyes de newton las cuales son extensas en el mundo de la ciencia. Se trata de explicar de una forma más sencilla y didáctica.

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CAPITULO II: PROCESO DE ESTUDIO 2.1. MARCO TEORICO 2.1.1. FUNCIONAMIENTO DE UNA MONTAÑA RUSA DE NEWTON Una montaña rusa es una atracción de feria que consistente en un sistema de rieles, que forman una o varias pistas o vías que suben y bajan en circuitos diseñados específicamente. Por esos rieles se deslizan carros o coches, en los cuales viajan los pasajeros convenientemente sujetos. Los vagones ascienden las cuestas impulsados por un motor, y luego descienden por efecto de la gravedad provocando una aceleración con el objetivo de divertir y asustar a los pasajeros. En el descenso puede haber una o varias inversiones. Entre ellas, la más conocida es el rizo, que deja los viajeros cabeza abajo por un corto espacio de tiempo. La mayoría de montañas rusas tienen coches o carros para dos, cuatro, seis, ocho o incluso veinte pasajeros cada uno. La pista puede no definir un circuito cerrado, en ese caso se habla de montaña rusa tipo shuttle, aunque algunos turistas no la consideren como una montaña rusa. La montaña rusa debe su nombre a las diversiones desarrolladas durante el invierno en Rusia, donde existían grandes toboganes de madera que se descendían con trineos deslizables sobre la nieve. Irónicamente, los rusos le llaman "montaña americana". Fueron también conocidas en Francia, donde agregaron los carros de tren a vías en desuso, y finalmente llegaron a Estados Unidos donde se les llaman Roller coaster y son una popular atracción diseñada para ferias, parques de atracciones y parques temáticos.

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En este caso para nosotros la montaña rusa no solo será un medio de diversión que desafía a la física sino que tendrá un tipo más interesante de diversión el cual se convertirá en un proyecto donde se puede explicar con claridad las tres leyes de Newton. Cuando pensamos en montañas rusas, comúnmente pensamos en la conservación de la energía potencial a cinética, pero en realidad, las montañas modernas no se mueven en simples líneas rectas. Los giros y vueltas completas plantean nuevas preguntas a la física, ya que alteran el momento que resulta de la primera colina. Las montañas rusas utilizan sólo un motor en el inicio de su recorrido: para poder llegar hasta la altura indicada para luego iniciar la aventura. En lo que sigue del recorrido no se utiliza ningún mecanismo mecánico para ayudar a completar la trayectoria. Esto se debe a que el principio del funcionamiento de las montañas rusas se basa en la ley de la conservación de la energía.

El recorrido ejerce fuerzas que dirigen el momento del carro, a pesar de que la gravedad lo jala abajo mientras que la inercia lo mantiene moviéndose en la línea recta. En un giro nivelado, los pasajeros se mueven hacia el lado exterior del carro. Posteriormente, el lado del carro ejerce una fuerza que los lleva a través de la vuelta. Los diseñadores de las montañas se dieron cuenta que podían hacer el paseo más cómodo y más seguro si ladean las curvas. Al ladear la cuerva viene del asiento, en lugar de venir del lado del carro. A la hora de diseñar las montañas rusas, los ingenieros siempre tienen que dejar un margen para la perdida de energía por la fricción producida por los rieles ya que esta desacelera la velocidad de la montaña rusa, produciendo que la energía total neta no sea totalmente mecánica. Es decir, parte de la energía se pierde en calor por fricción. De todos modos, la energía total si pertenece constante, dado que si se sumase la energía potencial y cinética más el calor perdido por fricción, el resultado siempre seria mismo, constante. El uso de La Montaña Rusa permite demostrar interesantes principios físicos, entre ellos el Principio De La Energía Mecánica.

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2.1.2. LA ENERGIA La energía se define como la capacidad que tiene un sistema para desarrollar un trabajo. Se le considera a la materia como una concentración intensa de energía y a la radiación como una de sus manifestaciones. La energía tiene principalmente a producir calor y como este se pierde en parte por irradiación, no toda la energía se trasforma en trabajo.

El físico Richard Feynman (1918-19889, premio Nobel 1965, se expresaba así: “hay una ley que gobierna todos los fenómenos naturales conocidos hasta hoy. No se conoce ninguna excepción a esta ley. Se denomina ley de conservación de la energía. Establece que hay cierta magnitud, que denominamos energía, que no varía en los múltiples cambios que experimenta la naturaleza.” La energía presenta como unidad al el joule, la unidad más utilizada en la física, se puede considerar como la energía necesaria para elevar un cuerpo que pesa 1 newton (aproximadamente 100 gramos) hasta una altura de 1 metro. Dos de los principales tipos de energía son la energía potencial y energía cinética.

2.1.3.

Energía Cinética:

La energía cinética de un cuerpo es aquella energía que posee debido a su movimiento. Se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinada desde el reposo hasta la velocidad indicada. Una vez conseguida esta energía durante la aceleración, el cuerpo mantiene su energía cinética salvo que cambie su velocidad. Para que el cuerpo regrese a su estado de reposo se requiere un trabajo negativo de la misma magnitud que su energía cinética. Suele abreviarse con letra E- o E+ (a veces también T o K). La energía cinética es aquella que está presente en todo movimiento, es la energía del movimiento. Mientras mayor sea la velocidad, mayor será la energía cinética que ese cuerpo posea.

2.1.4.

Energía Potencial:

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La energía potencial se refiere la energía de posicionamiento. Así, la energía potencial gravitatoria, y como bien dice su nombre, refiere a la energía en torno a la posición de un cuerpo en relación a la gravedad. Imagina que sujetas un cuerpo con tu mano a una altura de 1 metro del suelo. Ese cuerpo tiene la capacidad de producir energía cinética, dado que si se lo suelta adquiere velocidad. Esa capacidad de producir energía es justamente la energía potencial. El cuerpo a 1 metro del suelo tiene cierta energía potencial, pero a 2 metros tiene mayor energía potencial, a 3 metros tiene más, y así siguiendo.

2.1.5. LAS TRES LEYES DE NEWTON Las Leyes de Newton, también conocidas como Leyes del movimiento de Newton, son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la ...