Integrante (Edilin Adler)construcción civil universidad IUTAJS TRABAJO DE FÍSICA I

1. RepúblicaBolivarianadeVenezuela Ministerio del poder popular para la
educación I.U.T Antonio José De Sucre
FISICA I
TrabajoyEnergía
Alumna:
EdilinAdlerCI.27.649.493
Construccioncivil

2. EL MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE
Se llamamovimientoarmónicosimple(M.A.S) a un movimiento periódico en ausencia de rozamiento periódico
en acción de una fuerza recuperadora que es directamente proporcional al desplazamiento y aplicada en la
misma dirección pero de sentido opuesto.
Elementos del movimiento armónico simple
 Oscilación o vibración completa, es el movimiento completo realizado desde cualquier
posición, hasta regresar de nuevo a ella pasando por las posiciones intermedias.
 Elongación es el desplazamiento de la partícula que oscila desde la posición de equilibrio,
hasta cualquier posición en un instante dado. Se mide en metros o centímetros.
 Amplitud, es valor máximo que puede tomar la elongación, es decir, el desplazamiento
básico de la posición de equilibrio. También se mide en metros o centímetros.
 Período, es el tiempo requerido para realizar una oscilación o vibración completa. Se
designa con la letra “I” y se mide en segundos (s).
 Frecuencia, es el número de oscilaciones o vibraciones realizadas por la partícula en la
unidad de tiempo.
 Posición de equilibrio, es la posición en la cual no actúan ninguna fuerza neta sobre la
partícula oscilante. La fuerza recuperadora es nula.
 Puntos de retorno, son los puntos extremos de la trayectoria en los cuales la fuerza
recuperadora es nula.

3.  Frecuencia angular o pulsación: es la velocidad angular constante del movimiento
hipotético que se ha proyectado.
Concepto de M.C.U.
La Naturaleza y tu día a día están llenos de ejemplos de movimientos circulares uniformes
(m.c.u.). La propia Tierra es uno de ellos: da una vuelta sobre su eje cada 24 horas. Los viejos
tocadiscos o un ventilador son otros buenos ejemplos de m.c.u.
El movimiento circular uniforme (m.c.u.) es un movimiento de trayectoria circular en el que la
velocidad angular es constante. Esto implica que describe ángulos iguales en tiempos iguales.
En él, el vector velocidad no cambia de módulo pero sí de dirección (es tangente en cada
punto a la trayectoria). Esto quiere decir que no tiene aceleración tangencial ni aceleración
angular, aunque sí aceleración normal.
Eligiendo el origen de coordenadas para estudiar el movimiento en el centro de la
circunferencia, y conociendo su radio R, podemos expresar el vector de posición en la forma:
r→=x⋅i→+y⋅j→=R⋅cos(φ)⋅i→+R⋅sin(φ)⋅j→
De esta manera, la posición y el resto de magnitudes cinemáticas queda definida por el valor
de φ en cada instante.
Característicasdel MovimientoCircularUniforme(M.C.U.)
Algunas de las prinicipales características del movimiento circular uniforme (m.c.u.) son las
siguientes:
 La velocidad angular es constante (ω = cte)
 El vector velocidad es tangente en cada punto a la trayectoria y su sentido es el del
movimiento. Esto implica que el movimiento cuenta con aceleración normal

4.  Tanto la aceleración angular (α) como la aceleración tangencial (at) son nulas, ya
que que la rapidez o celeridad (módulo del vector velocidad) es constante
 Existe un periodo (T), que es el tiempo que el cuerpo emplea en dar una vuelta
completa. Esto implica que las características del movimiento son las mismas cada T
segundos. La expresión para el cálculo del periodo es T=2π/ω y es sólo válida en el
caso de los movimientos circulares uniformes (m.c.u.)
 Existe una frecuencia (f), que es el número de vueltas que da el cuerpo en un
segundo. Su valor es el inverso del periodo
SISTEMA MASA-RESORTE
Otro ejemplo de Movimiento Armónico Simple es el sistema masa-resorte que consiste en una
masa “m” unida a un resorte, que a su vez se halla fijo a una pared, como se muestra en la
figura. Se supone movimiento sin rozamiento sobre la superficie horizontal.
El resorte es un elemento muy común en máquinas. Tiene una longitud normal, en ausencia de
fuerzas externas. Cuando se le aplican fuerzas se deforma alargándose o acortándose en una
magnitud “x” llamada “deformación”. Cada resorte se caracteriza mediante una
constante “k” que es igual a la fuerza por unidad de deformación que hay que aplicarle. La
fuerza que ejercerá el resorte es igual y opuesta a la fuerza externa aplicada (si el resorte
deformado está en reposo) y se llama fuerza recuperadora elástica.
Dicha fuerza recuperadora elástica es igual a :
En el primer dibujo tenemos el cuerpo de masa “m” en la posición de
equilibrio, con el resorte teniendo su longitud normal.
Si mediante una fuerza externa lo apartamos de la misma (segundo
dibujo), hasta una deformación “x = + A” y luego lo soltamos, el cuerpo
empezará a moverse con M.A.S. oscilando en torno a la posición de
equilibrio. En este dibujo la fuerza es máxima pero negativa, lo que indica

5. que va hacia la izquierda tratando de hacer regresar al cuerpo a la posición
de equilibrio.
Llegará entonces hasta una deformación “x = -A” (tercer dibujo). En este
caso la deformación negativa indica que el resorte está comprimido. La
fuerza será máxima pero positiva, tratando de volver al cuerpo a su
posición de equilibrio.
A través de la Segunda Ley de Newton relacionamos la fuerza actuante
(recuperadora) con la aceleración a(t).

6. El movimiento de un Péndulo Simple
Un péndulo simple es un sistema mecánico, constituido por una masa puntual,
suspendida de un hilo inextensible y sin peso. Cuando se separa hacia un lado de su
posición de equilibrio y se le suelta, el péndulo oscila en un plano vertical bajo la
influencia de la gravedad. El movimiento es periódico y oscilatorio. Si un pequeño
cuerpo de masa m se encuentra sujeto al extremo de un hilo de peso despreciable,
cuya longitud es L y que oscila en un plano vertical. Este dispositivo constituye un
Péndulo Simple en oscilación, herramienta muy importante en los trabajos realizados
por Galileo, Newton y Huygens.

7. Cuando la masa m del péndulo se aleja de la posición de equilibrio 0 y se abandona a si
misma, dicha masa oscila alrededor de esta posición de equilibrio con un movimiento
periódico y oscilatorio. Si la amplitud del movimiento del péndulo es pequeña, la
trayectoria curva BB'descrita por el cuerpo oscilante se puede considerar como un
segmento de recta horizontal. En estas condiciones es posible demostrar que la
aceleraciónde lamasa esproporcional al desplazamientode laposiciónde equilibrio y de
sentidocontrario; es decir para pequeñas amplitudes el péndulo realiza un Movimiento
Armónico Simple.
Se puede demostrar que el período de un péndulo simple es:
Con g la aceleración de gravedad del lugar. Dicha expresión indica que:
a) Cuanto mayor sea la longitud del péndulo, tanto mayor será su período.
b) Cuanto mayor sea el valor de la aceleración de la gravedad en el lugar donde oscila el péndulo,
menor será su período.
c) El período del péndulo no depende de su masa ni de la amplitud de la oscilación (siempre que
sea pequeña).
La frecuencia angular del Péndulo es
Aplicaciones del Péndulo
Mediciones de tiempo.
Debido a la igualdad de duración de todas las
oscilaciones, el péndulo es de gran aplicación
en la construcción de relojes, que son
mecanismos destinados a contar las
oscilaciones, de un péndulo, traduciendo
después el resultado de ese recuento a
segundos, minutos y horas.
Determinación del valor de la aceleración de la gravedad
El valor de g no es constante sino que sufre variaciones, según el lugar de la Tierra que se
considere. Uno de los métodos más adecuados para determinar el valor de la aceleración de la
gravedad, en determinado lugar, consiste en poner en movimiento un péndulo simple de longitud
conocida, determinando con mayor exactitud posible su período de oscilación. En efecto si en la

8. fórmula del período se despeja g:
Dichas mediciones son importantes, pues las variaciones en los valores locales de g pueden
proporcionar información acerca de la ubicación de petróleo y otros valiosos recursos
subterráneos.
De igual manera la longitud de un péndulo simple se puede determinar mediante la siguiente
fórmula:
HIDROSTÁTICA
Concepto de presión
Fuerza y presión
Definición. — La presión es la razón de una fuerza a la superficie sobre la
cual se ejerce esta fuerza. Sea un cuerpo A (fig. 85-1) que ejerce sobre un
plano una fuerza vertical igual a su peso, 50 Kg. por ejemplo. Si la
superficie de la base de dicho cuerpo mide 10 cm2, el peso se repartirá
igualmente en toda ella en forma tal que a cada cm2corresponderán
50
— = 5 Kg.
10
En este caso se dirá que el cuerpo A ejerce sobre el plano una presión de
5Kg. / cm2
En el ejemplo citado vemos que por un lado se trata de una fuerza
representada por el peso del cuerpo igual a 50 Kg. y por el otro de una
presión igual a 5 Kg./ cm2. Ahora bien, si damos vuelta al cuerpo (fig. 85-
2) de manera que descanse por una sus caras laterales, igual, por
ejemplo/ a 25 cm2, el peso o la fuerza no cambiará, seguirá siempre igual
a 50 Kg.; pero la presión se volverá igual a = 2 Kg./cm.2

9. Prácticamente la presión es la fuerza que actúa por Unidad de superficie, o
sea: P =F/S
La presión es directamente proporción a la fuerza e inversamente
proporcional a la superficie.
Aplicaciones. — La penetración de un clavo en la madera en una pared,
será tanto más fácil cuanto menor sea la superficie ofrecida por su punta.
El uso de esquíes, en las montañas, que permiten repartir el peso del
cuerpo de una persona en una superficie mayor que las plantas de los pies.
HIDROSTÁTICA
Definición. — La hidrostática es el estudio de ciertas propiedades de los
líquidos en equilibrio:
Tiene por objeto principal el estudio de las presiones que ejercen los
líquidos sobre las paredes de los vasos que los encierran y sobre los
cuerpos sumergidos en ellos.
Sabemos que: P =F/S
Ejemplo: Si una superficie de 10 cm2 soporta la fuerza de 50 Kg.
la presión de superficie será: P = 50 Kg / 10 cm2
= 5 kgs/ cm2
Diferencia fundamental entre los sólidos y los fluidos.
a) El sólido ideal es un cuerpo indeformable por la acción de las fuerzas
externas, es decir: tienen un volumen constante y una forma invariable.
Los sólidos reales como la madera, el hierro, la piedra, etc., no poseen en
absoluto la invariabilidad del volumen ni de la forma
porque se contraen con el frío y se dilatan con el calor y sufren
deformaciones por la acción de fuerzas externas.
En el estado sólido, las fuerzas intermoleculares producen una gran
cohesión que se opone a la deformación y a la ruptura.
b) Los fluidos (fluere, correr) son los cuerpos no sólidos, es decir
loslíquidos y los gases. Los líquidos, por efecto de la gravedad pueden
derramarse; los gases por su fuerza expansiva tienden a escapar de los
recipientes.

10. Transmisión de la presión. — Si se ejerce una determinada fuerza sobre
la superficie de un sólido, dicha fuerza se transmite íntegramente y en un
sólo sentido. Por el contrario, si la fuerza se ejerce sobre la superficie libre
de un líquido en reposo; lo que se va a transmitir será la presión y se hará
en todo sentido y en todos los puntos ya sea en el seno del líquido como en
las paredes del recipiente (véase el Principio de Pascal).
RESUMIENDO: Los sólidos transmiten fuerzas; los líquidos presiones.
Ejemplo:
En cambio si tenemos:
Si sobre el émbolo A’ (de 1 cm2 de sup.) ejercemos una fuerza de 5 Kg., la
presión p será:
P = 5 Kg / 1 cm2 = 5 kgs/ cm2
En el émbolo B’ se soportará la misma presión pero como la superficie es
de 5 cm2 se tendrá allí una fuerza total de 25 Kg. pues
F= P x S = 5kg / cm2x 5 cm2 = 25 Kg
PRINCIPIO DE PASCAL. — TRANSMISION DE PRESION
Enunciado. — Toda presión ejercida sobre la superficie libre de un líquido
en reposo se transmite íntegramente y en todo sentido, a todos los puntos
de masa del líquido y de las paredes del recipiente.

11. Sean los dos vasos comunicantes cerrados por los émbolos B y A (fig. 86).
B tiene una superficie 25 veces mayor que A. Si ponemos un kilo sobre el
émbolo A tendremos que poner 25 K sobre el émbolo B para impedir que
suba (se prescinde de los roces).
Además, la presión se transmite en todo sentido.
Experimento. — Sea un vaso de forma cualquiera (fig. 87), cuyas paredes
contengan aberturas de igual extensión y cerradas por émbolos movibles
de 1 cm2 de superficie. Supongamos que este vaso esté exactamente lleno
de un líquido, que, para el rigor de la demostración, admitiremos como
incomprensible y sin peso. Si sobre el émbolo superior ejercemos una
presión cualquiera, de 2 Kg. por ejemplo, esta presión se transmite
instantáneamente, y sin perder nada de su valor, a la pared interna de los
otros émbolos. Cada uno de estos émbolos recibirá, por lo tanto, de dentro
a fuera, y perpendicularmente a su superficie, la presión de 2 Kg. y será
menester aplicar al exterior una fuerza de 2 Kg., cuando menos, a cada
uno de los émbolos para que no salgan al exterior.
Lo mismo sucederá con cada porción de las paredes del vaso, de
superficie igual a la del émbolo, y también por cada porción, igual en la
masa del líquido.
Efecto de la presión sobre un punto de la pared lateral de un recipiente
VASOS COMUNICANTES Y APLICACIONES

12. Vasos comunicantes. — Se llaman vasos comunicantes a un conjunto de
vasos unidos entre sí por su parte inferior. Para qué un líquido homogéneo
esté en equilibrio en varios vasos comunicantes es indispensable que
los niveles de este líquido, en los diversos vasos, estén en el mismo plano
horizontal.
LA PRENSA HIDRÁULICA
Se compone de dos recipientes de diferente ancho, comunicados por la
base. Cada uno de ellos posee un émbolo, que permite ejercer presión
sobre el líquido. Aplicando una fuerza hacia abajo en el émbolo pequeño,
se ejerce una presión en el líquido que se transmite al émbolo del
recipiente grande. Como este émbolo posee mayor superficie, la fuerza que
aparece en él, hacia arriba, es mayor que la que se aplicó al émbolo
pequeño. Este tipo de dispositivos sirven como amplificadores de fuerza.
Los FRENOS HIDRÁULICOS
Al presionar el pedal de freno, se ejerce una presión sobre el líquido la que
se transmite hasta los dispositivos que accionan los frenos de las ruedas.
El TANQUE DE AGUA

13. PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
Enunciado. — Todo cuerpo sumergido en un líquido en reposo recibe un
empuje vertical de abajo arriba igual al peso del líquido desalojado.
Demostración experimental.
La llamada “balanza hidrostática” es una balanza de dos platillos, de los
que se pueden colgar diferentes cuerpos y ser sumergidos en líquidos,
para así medir el empuje que reciben. Para realizar esta experiencia hay
que disponer de un juego de cilindros, uno cerrado que entra exactamente
en el otro que es abierto. Se equilibra la balanza con los cilindros colgando
de uno de los platillos. El cilindro abierto (A) está vacío. Luego, se sumerge
totalmente el cilindro cerrado (C) en un líquido. Se observa que la balanza
se desequilibra debido al empuje que recibe el cilindro sumergido. Se llena
el cilindro abierto con el mismo tipo de líquido en el que el otro cilindro se
mantiene sumergido. Se observa que la balanza se vuelve a equilibrar.
Esto es porque el peso del líquido contenido en el cilindro superior
compensa el empuje que recibe el cilindro inferior .El principio de
Arquímedes queda comprobado.
FLOTACIÓN
Al introducir un cuerpo en un líquido pueden presentarse tres casos:
1- Si el peso del cuerpo es superior al del líquido desalojado, el cuerpo se
hunde. Ej.: el hierro, el cobre, el plomo en el agua.

14. 2- Si el peso del cuerpo es igual al peso del líquido desalojado, el cuerpo
queda en suspensión en el líquido. Ej.: un pez inmóvil entre dos aguas.
3- Si el peso del cuerpo .es inferior al del líquido desalojado, el cuerpo flota.
Ej.: el corcho y la madera en el agua; el hierro en el mercurio.
Se realizan experimentalmente esos tres casos con el ludión. EL ludión una
figurilla de vidrio o de esmalte, colgada de un pequeño globo B, que
contiene aire y un poco de agua y una probeta llena de agua
herméticamente cerrada con una membrana. Una presión ejercida en ésta
hace penetrar, por el agujerito, una pequeña cantidad de agua en el globo;
aumentando así el peso del aparato, el ludión se hunde. Si se deja de
ejercer la presión, el aire del globo expulsa el agua que ha penetrado y
vuelve a flotar
Pueden realizarse también los tres casos anteriores por medio de un
mismo cuerpo sólido (un huevo por ej.) sumergido en líquidos de distinta
densidad (agua salada por Ej.) (fig. 104).
Cuerpos flotantes. — Un cuerpo flota en la superficie de un líquido cuando
desaloja un volumen de líquido de un peso mayor al suyo.
Para hacer flotar un cuerpo más denso que el agua basta, pues, darle una
forma que le permita desalojar un peso de agua mayor al suyo
propio (buques, boyas metálicas).
Para que un cuerpo flote el empuje debe ser igual al peso de un
cuerpo E=P

15. AREOMETROS. — DENSIMETROS
Definición. — Los areómetros son flotadores lastrados que se componen
de un vástago graduado, ensanchado en su parte inferior, la cual remata
por una ampolla conteniendo mercurio o perdigones. El lastre permite
sumergirse verticalmente (fig. 107
Los densímetros son areómetros cuya graduación indica directamente, en
el punto de enrase, la densidad del líquido en que están sumergidos
PRESIÓN ATMOSFÉRICA
La atmósfera es la capa de aire que rodea la tierra. Se admite
generalmente que llega a un espesor de 70 a 100 Km. El peso de los gases
que componen la atmósfera produce sobre los cuerpos inmersos en ella
una presión denominada presión atmosférica.
Se demuestra la existencia de la presión atmosférica con los experimentos
de la lluvia de mercurio, del rompevejigas y de los hemisferios de
Magdeburgo.
Lluvia de mercurio (fig. 118).— Estando el tubo T tapado en su
extremidad superior con un disco de madera E ahuecado en forma de
cubeta, la cual se llena de mercurio, se lo coloca sobre la platina de la
máquina neumática y se hace el vacío.
El mercurio, comprimido por, la presión atmosférica exterior, que no está
más equilibrada por la presión interior, atraviesa el disco y cae en el interior
bajo la forma de gotitas finísimas y brillantes (Lluvia de Diana).
Este experimento también demuestra la porosidad de los cuerpos.

16.  Rompevejigas (fig. 119). —Un tubo ancho de vidrio, colocado sobre
la platina de la máquina neumática, está tapado, en su parte
superior con una vejiga. Cuando se hace el vacío en el cilindro, la
presión atmosférica exterior que no esta más equilibrada por la
presión interior, deprime la membrana y acaba por romperla con
estrépito.
 Hemisferios de Magdeburgo (fig. 120). — Esos hemisferios son
fáciles de separar cuando la presión atmosférica se ejerce en su
interior; pero si se hace el vacío en ellos, es necesario un esfuerzo
considerable para separarlos.
 Si el vacío es completo, como la presión atmosférica exterior no está
más equilibrada por la presión igual y opuesta del interior, para
separar los hemisferios, al suponer su diámetro igual a 20 cm.,
habrá que hacer un esfuerzo de: 324,50 Kg.
 Otro experimento sobre presión atmosférica (fig. 121). — Se
llena completamente de agua un vaso de mesa; luego se aplica en
la superficie del líquido una hoja de papel que no deje aire entre ella
y el líquido. Invirtiendo el vaso y manteniendo la hoja con la mano, la
cual se retira después con precaución, se observa que no cae el
agua. Está sostenida por la presión atmosférica que se ejerce de
abajo arriba, y que resulta superior al peso del agua. La hoja de
papel sirve, tan sólo, para impedir que la entrada del aire divida la
masa líquida.
EXPERIMENTO DE TORRICELLI
Medida de la presión atmosférica. Para medir la presión atmosférica se
toma un tubo de vidrio de un metro de largo, cerrado en una extremidad y
lleno de mercurio. Se tapa la extremidad abierta con el dedo (fig. 122-1) y

17. se le da vuelta en una cubeta de mercurio; al sacar el dedo, el líquido
contenido baja hasta equilibrar la presión unos76 cm.(760mm) encima del
nivel del mercurio en la cubeta (fig. 122-2)
De no existir la presión atmosférica indicada por las dos flechitas, sobre la
superficie del mercurio de la cubeta, según el principio de los vasos
comunicantes, el mercurio del tubo caería hasta alcanzar el mismo nivel
que el de la cubeta.
APLICACIONES DELAPRESIÓN ATMOSFÉRICA:
Barómetros. — Los barómetros son instrumentos que sirven para medir la
presión atmosférica.
Barómetro de cubeta. — El barómetro de cubeta ordinario es un simple
tubo de Torricelli con su cubeta (fig. 123) aplicado sobre una tabla provista
de una escala graduada, cuyo cero corresponde al nivel del mercurio en la
cubeta.