entropia y neguentropia en la teoria general de sistemas
Orlando Garcia slideshare dinámica y equilibrio estático
1. REPÙBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
SANTIAGO MARIÑO
BARINAS
García F. Orlando A.
C.I. V-29.667.506
II semestre Ing. Mantenimiento
Mecánico
2. Los principios de la dinámica o Leyes de Newton son los axiomas por los que se rigen las partículas y
sistemas en la dinámica clásica. Aunque se refieren a partículas, la aplicación directa de las leyes de
Newton es mucho más amplia:
• Se aplican a toda clase de objetos cuyo tamaño es mucho menor que las distancias que recorre. Así, la
Tierra, en su movimiento alrededor del Sol, puede ser tratada como una partícula.
• Se aplican directamente a sólidos, cuando no hay rotación de estos. Por ejemplo, una masa que desliza
por un plano inclinado. Cuando hay rotación, deben emplearse ecuaciones más complicadas
(ecuaciones de Euler) que se deducen de las leyes de Newton.
• Son suficientes para explicar el movimiento del centro de masas de un sistema de partículas, el cual se
mueve como si toda la masa del sistema estuviera concentrada en él.
• Constituyen una primera aproximación a sistemas que no son partículas pero en el que los efectos de la
rotación o deformación son pequeños.
• Aparte, las leyes de Newton constituyen la base sobre la que se apoya el resto de la Dinámica.
¿Qué se entiende por Dinámica de una Partícula y Equilibrio Estático?
García Orlando (2020)
3. El primer principio de la dinámica, también conocido como Primera Ley de Newton puede formularse
como
“Toda partícula sobre la que no actúa ninguna fuerza permanece en reposo o en estado de
movimiento rectilíneo y uniforme, cuando se observa desde un sistema de referencia
inercial.”
Galileo llegó a este principio realizando experimentos con bolas que rodaban por canales en planos
inclinados. Observó que si la pendiente era hacia abajo, la bola se aceleraba, mientras que si era hacia
arriba se frenaba. La conclusión es que en una superficie horizontal debería permanecer constante (aunque
la experiencia era que también se frenaba). Explicó el frenado horizontal como consecuencia del
rozamiento.
García Orlando (2020)
4. La definición de equilibrio estático más habitual utiliza la fuerza neta: un
objeto está en equilibrio estático cuándo la suma de las fuerzas que actúan
sobre él (fuerza neta o resultante) es igual a cero. Se tienen en cuenta
tanto las fuerzas de traslación como las fuerzas de torsión y por tanto un
objeto está en equilibrio estático si está en equilibrio traslacional y en
equilibrio rotacional.
Equilibrio Estático?
García Orlando (2020)
5. ¿Qué es una fuerza?
La fuerza es una magnitud vectorial que representa toda causa capaz de
modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo o de producir una
deformación en él.
Su unidad en el Sistema Internacional es el Newton (N). Un Newton es la
fuerza que al aplicarse sobre una masa de 1 Kg le provoca una aceleración de 1
m/s2.
Unidad de Fuerza
Adicionalmente al Newton (N) suelen utilizarse otras unidades para medir
las fuerzas. Entre ellas podemos encontrar:
dina (d). 1 d = 10-5 N
kilopondio (kp). 1 kp = 9.8 N
libra (lb, lbf). 1 lb = 4.448222 N
García Orlando (2020)
6. TIPOS DE FUERZA
Normal:
La fuerza normal es un tipo de fuerza de contacto ejercida por una superficie sobre un objeto. Esta actúa
perpendicular y hacia afuera de la superficie.
Supongamos que un bloque de masa m o los libros de la imagen de la derecha. Están en reposo sobre una
superficie horizontal como se muestra en la figura, las únicas fuerzas que actúan sobre él son su peso y la
fuerza de contacto de la superficie.
García Orlando (2020)
7. TIPOS DE FUERZA
Rozamiento o de fricción:
La fuerza de rozamiento o de fricción (FR) es una fuerza que surge por el
contacto de dos cuerpos y se opone al movimiento.
Fr=μ⋅N
FR es la fuerza de rozamiento
μ es el coeficiente de rozamiento o de fricción
N es la fuerza normal
El rozamiento se debe a las imperfecciones y rugosidades, principalmente
microscópicas, que existen en las superficies de los cuerpos. Al ponerse en
contacto, estas rugosidades se enganchan unas con otras dificultando el
movimiento. Para minimizar el efecto del rozamiento o bien se pulen las
superficies o bien, se lubrican, ya que el aceite rellena las imperfecciones,
evitando que estas se enganchen.
García Orlando (2020)
8. TIPOS DE FUERZA
Peso:
El peso de un objeto se define como la fuerza de la gravedad sobre el objeto y se puede calcular como el
producto de la masa por la aceleración de la gravedad, w = mg. Puesto que el peso es una fuerza, su unidad
SI es el Newton.
Para un objeto en caída libre, la gravedad es la única fuerza que actúa sobre él, por lo tanto la expresión
para el peso derivada de la segunda ley de Newton es:
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9. TIPOS DE FUERZA
Tensión:
Se conoce como fuerza de tensión a la fuerza que, aplicada a un cuerpo elástico, tiende a producirle una
tensión; este último concepto posee diversas definiciones, que dependen de la rama del conocimiento
desde la cual se analice.
Las cuerdas, por ejemplo, permiten transmitir fuerzas de un cuerpo a otro. Cuando en los extremos de una
cuerda se aplican dos fuerzas iguales y contrarias, la cuerda se pone tensa. Las fuerzas de tensión son, en
definitiva, cada una de estas fuerzas que soporta la cuerda sin romperse.
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10. DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE CON LAS FUERZAS ANTERIORES
Los Diagramas de cuerpo libre se utilizan para visualizar las fuerzas y momentos aplicados a un cuerpo y calcular
las reacciones que resultan, en muchos tipos de problemas de mecánica. La mayoría de los diagramas de cuerpo
libre se utilizan tanto para determinar la carga de los componentes estructurales individuales, así como el cálculo de
las fuerzas internas dentro de la estructura
Roce Normal
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Tensión
Peso
11. LEYES DE NEWTON, ENUNCIADOS, FÓRMULAS Y EJEMPLOS
Las leyes de Newton son tres principios que sirven para describir el movimiento de los cuerpos, basados en un
sistema de referencias inerciales (fuerzas reales con velocidad constante).
Primera ley o ley de la inercia.
Todo cuerpo permanece en
su estado de reposo o de
movimiento rectilíneo
uniforme a menos que otros
cuerpos actúen sobre él.
Σ F = 0 ↔ dv/dt = 0
No es posible que un cuerpo cambie su estado inicial (sea de reposo o
movimiento) a menos que intervengan una o varias fuerzas. El pie golpea el
balón.
Ejemplo
Fórmula
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12. LEYES DE NEWTON
Segunda ley o ley fundamental de la dinámica
La fuerza que actúa sobre un
cuerpo es directamente
proporcional a su
aceleración.
Un ejemplo de la segunda ley de Newton puede observarse al colocar pelotas de diferente masa en una superficie
plana y aplicarles la misma fuerza. La pelota más liviana se desplazará a mayor velocidad que aquella con una
masa mayor.
Esta es, quizá, una de las leyes del movimiento más importantes de la física clásica, ya que responde a la cuestión
sobre qué es la fuerza y cómo debe ser calculada.
Ejemplo
Fórmulas
F= m.a F= d(m.v)/dt
Masa Constante Masa Variable
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13. LEYES DE NEWTON
Tercera ley o principio de acción y reacción.
Cuando un cuerpo ejerce una
fuerza sobre otro, éste ejerce
sobre el primero una fuerza
igual y de sentido opuesto.
Cuando tenemos que mover un objeto pesado. La fuerza de acción aplicada sobre el
objeto hace que este se desplace, pero al mismo tiempo genera una fuerza de reacción
en dirección opuesta que percibimos como una resistencia del objeto
Ejemplo
Fórmula
F1-2 = F2-1
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14. CUERPO RÍGIDO
Un cuerpo rígido es aquel cuya forma no varía pese a ser sometido a la acción de fuerzas externas. Eso
supone que la distancia entre las diferentes partículas que lo conforman resulta invariable a lo largo del
tiempo.
El cuerpo rígido es un modelo ideal que se utiliza para realizar estudios de cinemática y de mecánica. Sin
embargo, en la práctica, todos los cuerpos se deforman, aunque sea de forma mínima, al ser sometidos al
efecto de una fuerza externa. Por lo tanto, las máquinas y las estructuras reales nunca pueden ser consideradas
absolutamente rígidas
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15. Momento de torsión
La capacidad de una fuerza de hacer girar un objeto se define como torque.
Torque: capacidad de giro que tiene una fuerza aplicada sobre un objeto.
¿De que factores depende el torque?
-Distancia al punto de giro: 𝒅
- Magnitud de la fuerza: 𝑭
- Ángulo de aplicación de la fuerza: 𝜽
Si 𝜽 = 𝟗𝟎° máximo torque.
Si 𝜽 = 𝟎° no hay torque.
García Orlando (2020)
16. Momento de torsión
Entonces, el torque 𝝉 será proporcional a:
- La magnitud de la fuerza 𝑭
- La distancia 𝒅 entre el punto de aplicación de la fuerza y el punto de giro
- El ángulo 𝜽 de aplicación de la fuerza.
Se usa la convención de que el
torque será positivo si el cuerpo
gira en sentido anti-horario,
mientras que el torque será
negativo si el cuerpo gira en
sentido horario.
García Orlando (2020)
17. Centro de Masa
Cuando un cuerpo se encuentra en
movimiento, por ejemplo, al lanzar un lápiz al
aire, todas sus partículas se mueven a la vez,
aunque con distintas trayectorias.
Para caracterizar la traslación del lápiz en su
conjunto, sin embargo, nos basta con estudiar
qué ocurre en un solo punto del mismo:
su centro de masas. Este será el que determine
su velocidad, su trayectoria, etc.
El centro de masas representa el punto en el que suponemos que se concentra toda la masa del sistema para
su estudio. Es el centro de simetría de distribución de un sistema de partículas.
García Orlando (2020)
18. Condiciones para que un cuerpo esté en equilibrio total
Un cuerpo está en equilibrio cuando el sistema de fuerzas se puede reducir a un sistema equivalente nulo. Cualquier sistema de
fuerzas se puede reducir a una fuerza resultante única y a un par resultante referidos a un punto arbitrariamente seleccionado.
El estudio del equilibrio de un cuerpo rígido consiste básicamente en conocer todas las fuerzas, incluidos los pares que actúan
sobre él para mantener ese estado.
FACTORES QUE DETERMINAN EL EQUILIBRIO
-Cuanto más bajo se encuentre el centro de gravedad, se estará mas estable.
-La base de la sustentación es el polígono que forman todas las partes del cuerpo proyectadas contra el suelo, cuanta más base más
equilibrio.
- La línea que pasa por el centro de gravedad tiene que caer dentro de la base de la sustentación.
- Los sentidos del oído, vista y tacto, y las sensaciones preceptivas (sensibilidad que transmiten las articulaciones) nos informan de cómo
está nuestro cuerpo en el espacio.
-Cuando la sumatoria de todas las fuerzas externas que actúan sobre un cuerpo es igual a cero: ∑F=0 Entonces se dice que existe equilibrio
total en dicho cuerpo.
