1. Nombre: Romero Reinoso Stewen Fernando
Carrera: Ingeniería Electromecánica
Física 1
Tema: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA MAQUINA
DE GOLDBERG
Docente: Ing. Proaño Molina Diego Orlando
2. CINEMÁTICA
La cinemática es una rama de la física que estudia el movimiento de los objetos sólidos y su trayectoria en
función del tiempo, sin tomar en cuenta el origen de las fuerzas que lo motivan. Para eso, se toma en
consideración la velocidad (el cambio en el desplazamiento por unidad de tiempo) y la aceleración (cambio de
velocidad) del objeto que se mueve.
Los elementos básicos de la cinemática son tres:
Movimiento rectilíneo uniforme. Un cuerpo se desplaza a una velocidad constante v, con aceleración nula en línea
recta.
Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. Un cuerpo se desplaza a una velocidad que varía linealmente
(dado que su aceleración es constante) conforme avanza el tiempo.
Movimiento armónico simple. Es un movimiento periódico de vaivén en el cual un cuerpo oscila alrededor de un
punto de equilibrio en una dirección determinada y en unidades regulares de tiempo.
Movimiento parabólico. Es la composición de dos movimientos rectilíneos distintos: uno horizontal y de velocidad
constante, y otro vertical y uniformemente acelerado.
Movimiento circular uniforme. Como su nombre lo indica, es el movimiento que traza círculos perfectos en su
recorrido, manteniendo invariable el módulo de su velocidad en el tiempo.
Movimiento circular uniformemente acelerado. Es el movimiento que traza círculos perfectos en su recorrido,
pero con una velocidad que varía en módulo en el tiempo.
Movimiento armónico complejo. Se trata de la combinación de diversos movimientos armónicos simples, en
direcciones distintas.
3. DINÁMICA
La dinámica es la parte de la física que estudia la relación existente entre las fuerzas que actúan sobre un
cuerpo y los efectos que se producirán sobre el movimiento de ese cuerpo.
El principio de inercia. Indica que cuando un cuerpo está en reposo, o describe un movimiento de las características
de MRU, las fuerzas que se aplican sobre él tiene una resultante nula. Hay que tener mucho cuidado en este caso, ya
que influyen, por ejemplo, la fuerza de rozamiento. Cuando las fuerzas se equilibren realmente podrá darse el MRU.
La fuerza es igual a la masa por la aceleración. Esta es la fórmula fundamental de la dinámica, y llega a partir de
suponer un cuerpo en reposo sobre una superficie horizontal, que es sujeto a una fuerza paralela a esa superficie,
pudiéndose prescindir del rozamiento: veremos que el cuerpo se pone en movimiento a una aceleración constante.
Si se le aplica otra fuerza de mayor intensidad, la aceleración variará proporcionalmente.
De este modo se llega a esa fórmula, y se puede establecer la unidad internacional de fuerza, el Newton (N), definida
como la fuerza que impulsa a una masa de un kilogramo con una aceleración de un metro por segundo al cuadrado.
Ley de acción y reacción. Siempre que un cuerpo ejerza una fuerza sobre otro, este segundo ejerce una contraria de
igual intensidad y dirección pero sentido contrario sobre el primero. El primer ejemplo es el de un cuerpo que pese
sobre una superficie, que recibirá de esa la acción de una fuerza que opone a la de atracción que la tierra ejerce
sobre él.
4. TRABAJO
En física, se entiende por trabajo al cambio en el estado de movimiento de un cuerpo producido por
una fuerza de una magnitud dada o, lo que es lo mismo, será equivalente a la energía necesaria para desplazarlo
de una manera acelerada.
Potencia
Similarmente, la potencia es la relación entre el trabajo efectuado y el tiempo que tomó realizarlo. Se
representa con la letra P y se mide en watts (1 watt = 1 J / seg.) y responde a la fórmula: P = W/Δt.
Energía
La energía es entendida como la capacidad que tiene un cuerpo o masa para llevar a cabo un trabajo luego de
haber sido sometido a una fuerza. Se entiende que sin energía no es posible realizar un trabajo.
5. CENTRO DE MASAS
El centro de masas de un sistema de partículas es un punto que, a muchos efectos, se mueve como si fuera
una partícula de masa igual a la masa total del sistema sometida a la resultante de las fuerzas que actúan sobre
el mismo
Velocidad del centro de masas
La velocidad del centro de masas es la derivada de su vector de posición:
El segundo miembro de la ecuación anterior es el momento lineal total del sistema de partículas dividido por la
masa total del sistema, por lo que este último puede obtenerse a partir de la velocidad del centro de masas:
Este último resultado significa que el momento lineal total de un sistema de partículas es igual al momento lineal
que tendría la masa total del sistema situada en el CM, por lo que el movimiento de traslación del sistema de
partículas está representado por el de su centro de masas.
6. ENERGÍA ELÁSTICA
La energía elástica es un tipo de energía potencial que está asociado con la configuración interna de los
materiales. Esta energía potencial se refiere a aquella contenida por un objeto elástico cuando es deformado
(estirado, separado, etc.), y que posteriormente es liberada, ya que el objeto tiene una tendencia natural a
regresar a su estado inicial, de equilibrio.
ENERGÍA POTENCIAL
La energía potencial es la energía mecánica asociada a la localización de un cuerpo dentro de un campo de
fuerza (gravitatoria, electrostática, etc.) o a la existencia de un campo de fuerza en el interior de un cuerpo
(Energía elástica). La energía potencial de un cuerpo es una consecuencia de que el sistema de fuerzas que actúa
sobre el mismo sea conservativo.
Independientemente de la fuerza que la origine, la energía potencial que posee el sistema físico representa
la energía "almacenada" en virtud de su posición y/o configuración, por contraposición con la energía cinética que
tiene y que representa su energía debido al movimiento. Para un sistema conservativo, la suma de energía cinética
y potencial es constante, eso justifica el nombre de fuerzas conservativas, es decir, aquellas que hacen que la
energía "se conserve". El concepto de energía potencial también puede usarse para sistemas físicos en los que
intervienen fuerzas disipativas, y que por tanto no conservan la energía, solo que en ese caso la energía mecánica
total no será constante, y para aplicar el principio de conservación de la energía es necesario contabilizar la
disipación de energía.
7. QUÉ ES DINÁMICA:
Dinámica es una rama de la
física que estudia la relación
entre las fuerzas que actúan
sobre un cuerpo y los efectos
que se producirán sobre el
movimiento de los cuerpos.
Cuando empujamos un objeto sobre una mesa, éste se
desliza pero eventualmente se frena por la acción del
rozamiento dinámico.
8. PRIMERA LEY DE NEWTON: LEY DE LA
INERCIA
La ley de la inercia o primera ley postula que un cuerpo
permanecerá en reposo o en movimiento recto con una
velocidad constante, a menos que se aplique una fuerza
externa.
Σ F = 0 ↔ dv/dt = 0
9. SEGUNDA LEY DE NEWTON:
LEY FUNDAMENTAL DE LA
DINÁMICA
La ley fundamental de la dinámica, segunda ley de Newton o ley
fundamental postula que la fuerza neta que es aplicada sobre un
cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere en su trayectoria.
F= m.a
10. TERCERA LEY DE NEWTON:
PRINCIPIO DE ACCIÓN Y
REACCIÓN
El postulado de la tercera ley de Newton dice que toda acción
genera una reacción igual, pero en sentido opuesto.
F1-2 = F2-1
11. PESO
Desde la física se entiende al concepto de peso como la fuerza que ejerce un
determinado cuerpo sobre el punto en que se encuentra apoyado. Este
concepto encuentra su origen en la aceleración de la gravedad.
El peso de un determinado cuerpo se calcula como la multiplicación de su
masa y la aceleración de la gravedad.
12. CÁLCULOS
Masas kilogramos Longitud Final resorte (m) Longitud Inicial del Resorte (m)
masa1 1,410 Kg 300 m 150 m
masa2 1,360 Kg 226 m 150 m
masa3 1,325 Kg 224 m 150 m
masa4 1,240 Kg 223 m 150 m
masa5 1,210 Kg 222 m 150 m
masa6 1,120 Kg 221 m 150 m
masa7 1,090 Kg 120 m 150 m
masa8 1,045 Kg 119 m 150 m
masa9 0,950 Kg 118 m 150 m
masa10 0,880 Kg 117 m 150 m
Constante
𝑘1 =
1,410 kg ∗ 9.807 𝑚/𝑠2
(300 − 150)m
𝑘1 =0,0921N/m
