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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERU PREGRADO

CALCULO APLICADO A LA FISICA I CICLO 2020-01 Sección: T02L11959 PROFESORA Gisell Indira Carbajal Domínguez AVANCE 1 CASO: Las 3 leyes de Newton TURNO: Viernes 9:45 AM – 11:15 AM

TRABAJO PRESENTADO POR LOS ALUMNOS: Balboa Mujica, Rubén

U19217241

Ingeneria electrica

Chicnes C, Renzo

Ingeneria Electronica

Serna J, Brandon

Ingeneria Electronica

Chiara G, Néider

Ingeneria Electronica

1

Lima Sur, 19 de Junio 2020

2

Las 3 leyes de newton Filiación: -Renzo Chicnes C. Estudiante de 2° ciclo de ingeniería Electrónica, UTP -Neider Chiara G. Estudiante de 2° ciclo de ingeniería Electronica, UTP -Rubén Balboa M. Estudiante de 2° ciclo de ingeniería Eléctrica, UTP -Bramdom Serna J. Estudiante de 2° ciclo de ingeniería Electrónica, UTP 1. RESUMEN

En este proyecto se examinará las tres leyes de newton, la cual podemos observarlas en las acciones que realizan constantemente las personas, en el cual siempre o en la mayoría de los casos se puede apreciar en la vida cotidiana de cada uno. Sin embargo, para muchos pasan desapercibido por el desconocimiento de estas o porque pensamos que son demasiado compleja para aprender. Esto representado por 3 ejemplos. En los cuales se analizará las fuerzas que actúan sobre nosotros. Palabras Claves: las 3 leyes de newton;aceleracion;fuerza; reposo 2. INTRODUCCIÓN

Las 3 leyes de newton es el tema específico de la practica en donde se quiere determinar, de manera ejemplificada, el comportamiento de distintos cuerpos en un momento cualquiera de la vida cotidiana. Aplicación de las leyes de newton en nuestra carrera universitaria: Las leyes de Newton se aplican en la ingeniería electrónica porque ayuda a comprender la ley de Ohm para analizar si los electrones se mantienen en inercia con una resistencia de gran valor o de caso contrario una resistencia que permite el paso de los electrones con la fuerza que proporcional el voltaje que funcionaría como la velocidad constante. Descripción del proyecto:

Objetivos generales: 

Analizar las leyes de Isaac Newton a partir de experiencia reales que vivió cada uno de los integrantes.



Aplicación de las leyes de newton.

Objetivos específicos: 

Identificar la fuerza con la que es expulsado un conductor al chocar (fuerza de inercia).



Aplicación de la segunda ley de newton al empujar un carrito de compras y así poder hallar la Fuerza de fricción.



Determinar la aceleración que adquiere cada individuo al empujarse mutuamente.



Aplicación de la segunda de ley de newton en dinámica de rotación, hallando la aceleración angular y la fuerza tangencial.

Alcances y limitaciones: Para realizar el proyecto en la vida cotidiana en tiempo real, se han determinado que contamos con los recursos necesarios para ejecutar el proyecto y así lograr identificar como se representan principalmente las Leyes de Newton. En primer lugar, los materiales para realizar la maqueta son de fácil acceso y económicos. En segundo lugar, en un tiempo aproximado de dies semanas podemos terminar de realizar el proyecto. Por último, podemos aplicar la teoría para entender el fenómeno dentro de los tres casos en la vida cotidiana de cada integrante del proyecto. También, existen limitaciones que se pueden presentar durante el procedimiento del proyecto, los cuales podrían ser: el hecho del segundo caso que está prohibido viajar y Salir en grupo en este tiempo de cuarentena. Además, se tomarán en cuenta otras fuerzas como la fuerza de fricción. 3. Teoría Teoría de la ley de la inercia:

La primera ley de Newton, también conocida como principio de inercia, establece que un cuerpo no modifica su estado de reposo o de movimiento si no se aplica ninguna fuerza sobre él, o si la resultante de las fuerzas que se le aplican es nula. Es decir, que se mantendrá en reposo si estaba en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme si se encontraba en movimiento. Teoría de la ley del Movimiento:

La segunda ley de Newton o principio fundamental establece que la rapidez con la que cambia el momento lineal (la intensidad de su cambio) es igual a la resultante de las fuerzas que actúan sobre él:

∑F→=Δp→Δt Teoría de la ley de Acción y Reacción:

Cuando un cuerpo A ejerce una fuerza sobre otro cuerpo B, B reaccionará ejerciendo otra fuerza sobre A de igual módulo y dirección, aunque de sentido contrario. La primera de las fuerzas recibe el nombre de fuerza de acción y la segunda fuerza de reacción.

FAB−→−=−FBA−→−FAB=FBA Donde: 

FAB−→−: Es la fuerza de acción de A sobre B y su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el newton (N)



FBA−→−: Es la fuerza de reacción de B sobre A y su unidad de medida en el S.I. también es el newton (N)

Teoría de la dinámica de rotación con la 2da ley de newton

La ecuación fundamental de la dinámica de rotación establece que la aceleración angular que aparece en un sólido rígido es proporcional al momento de fuerza que actúa sobre él. Su expresión es: M−→=I⋅α→ Donde: 

M−→ : Es el momento de fuerza recibido por el sólido rígido. Su unidad de medida en el Sistema Internacion (S.I.) es el newton por metro (N·m)



I : Momento de inercia del sólido. Representa un factor de oposición a los cambios en el estado de rotación del cuerpo de forma similar a como la masa se opone a los cambios en el estado de traslación. Depende de la masa del sólido y de la distribución de dicha masa con respecto al eje de rotación elegido. Aunque en general existen infinitos momentos de inercia posibles, tanto como ejes de rotación se puedan elegir, su expresión, para el caso del sólido rígido discreto, es: I=∑ni=1mi⋅ri2 . Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el kg·m2



α→ :Aceleración angular. Representa la variación por unidad de tiempo de la velocidad angular, por lo que α→=dω→dt . Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el rad/s2

4. METODOLOGÍA

Este proyecto se llevó a cabo durante 10 semanas en las cuales tuvimos que escoger un tema, buscar información sobre ese tema e ir presentando un avance cada cierto tiempo. En las primeras semanas, no nos costó mucho escoger un tema, pero el problema fue adaptarlo a un contexto real con las especificaciones de la profesora. Por lo que tomamos la opción de usar casos de nuestra vida cotidiana para lograr una mayor atención.

Ejercicio 1: 1era LEY DE NEWTON El Chosicano con un peso de 880Kg recorre la Panamericana a una velocidad de 36km/h cuando se encuentra a un gato en medio de la pista y decide frenar, Averiguar F que es la fuerza soportan los cuerpos al frenar.

Ejercicio 2: 2da LEY DE NEWTON Una señora al Salir hacer sus compras semanales al centro comercial utiliza un carrito que tiene una masa de 25 Kg con toda la carga de sus compras. Cuando sobre el actúa, horizontalmente, una fuerza de 80 N generado por la señora y adquiere una aceleración de 0,5

m s2

¿Qué magnitud tiene la fuerza de rozamiento Fr que se

opone al avance del carrito?

Ejercicio 3: 3era LEY DE NEWTON Juana y Juan están patinando sobre una pista de hielo. Estando ambos en reposo Juana empuja a Juan con una fuerza de 70 N. Explica que sucede y calcula la aceleración que adquiere cada uno, si las masas de Juana y Juan son 58 kg y 50 kg respectivamente. Considera que entre la pista de hielo y los patines el rozamiento es despreciable.

Ejercicio 4: Dinámica de rotación con la 2da ley de newton. Un cilindro de aceite de motor de 20 kg de masa y 0.25 m de radio tiene una velocidad angular de 10 rad/s. Un trabajador de la empresa de aceite se trata de apoyar en el cilindro con una fuerza tangencial constante y al caer gira 50 rad con una velocidad angular de 100 rad/s. Calcular la aceleración angular y la fuerza tangencial aplicada.

5. RESULTADOS

Ejercicio 1: 1era LEY DE NEWTON Datos de entrada: V=36km/h= 10m/s Peso:880Kg Tiempo=20 s F: ? Resolución: M=9,81*880Kg=8632,8 F= M.V*2/2 F=880.100/2 F=431640N Conclusión: Al momento de frenar los cuerpos mantienen una fuerza de 44000N que al momento de frenar la combi reduce su velocidad y su fuerza, en cambio los pasajeros mantienes esa fuerza que gracias a que están sostenidos de auto no salen disparados de la combi.

Ejercicio 2: 2da LEY DE NEWTON

Datos de entrada: Masa: 25 Kg F: 80 N Aceleración: 0,5

m s2

Fr: ? Resolución: La fuerza aplicada(F), que actúa hacia la derecha, es contrarrestada por la fuerza de fricción(Fr), que actúa hacia la izquierda .De esta forma se obtiene una resultante F-Fr que es la fuerza que produce el movimiento . Aplicamos la segunda ley de Newton: Sustituyendo F,m y a por sus valores nos queda

80 N−Fr=25 Kg∗(0,5

m ) s2

80 N−Fr=12,5 N Despejamos Fr nos queda:

Fr =80 N−12,5 N Fr =67,5 N

Ejercicio 3: 3era LEY DE NEWTON

Datos de entrada: F: 70 N mA: 58 Kg mB: 50 Kg Resolución:

F B− A =70 N

F A −B =70 N m A=58 kg

m B =50 kg

∑ F=m∗a F A −B =m B∗aB

F B− A =m A∗a A 70 ¿ 58∗a A

70

70 =a A 58

¿ 50∗aB 70 =aB 50

1,40 m/ s 2=a B

2

1,21 m/ s =a A

Ejercicio 4: Dinámica de rotación con la 2 LEY DE NEWTON Datos de entrada:

rad s

Masa = 20 kg

ω 0=10

Radio = 0.25m

ω f =100

Resolución:

rad s

M =I∗α Cálculo de la Aceleración angular: ω f 2=ω02 +2(α )(ϑ )

=50 ϑ ra d

2

2

ωf −ω 0 =α 2(ϑ) 100 2−102 =α 2(50) rad 99 , 00 2 =α s

Aplicación de la segunda ley de newton:

1 2 I = (m)(R ) 2 M =R∗F

aplicando en M =I∗α

(Remplazando M y

I )

M =I∗α 1 2 R∗F= (m)(R )∗α 2 1 F= (m)(R)∗α 2 1 F= (20 )(0.25 )∗99 2 F=247.5 N

6.CONCLUSIONES  El proyecto nos ha brindado datos relevantes respecto a la evaluación por cada caso aplicando las leyes de Newton .  Resolviendo estos problemas se puede apreciar la importancia que tiene la aplicación de las leyes de newton sobre cualquier cuerpo.  Con los datos obtenidos determinamos que las leyes de newton se pueden aplicar para solucionar problemas cotidianas .

7.REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA...