1. APLICACIONES A LA SEGUNDA LEY DE NEWTON Y MECANICA<br />TRABAJO SENA<br />Anderson Zapata Patiño<br />Olga Lucia García Rendón<br />Santiago Arias Escalante<br />Juan Manuel Arredondo Pérez <br />GRADO<br />10-1<br />BLOG:<br />http://la-revolucion101.blogia.com<br />Cartago (Valle del Cauca)<br />Año Lectivo 2009-2010<br />Aplicaciones de la Segunda Ley de Newton<br />Sobre los bloques de la figura, que se encuentran apoyados sobre una superficie sin rozamiento, se aplica una fuerza F = 10 N. Si las masas de los bloques son M = 4 Kg y m = 1 Kg, calcular:<br />a) la aceleración con que se mueven ambos bloques, yb) la fuerza que el bloque menor hace sobre el bloque mayor.<br />La resolución<br />a) Para encontrar la aceleración con que se mueven los bloques, podemos tomarlos a ambos como un solo sistema y decir que la fuerza de módulo F está actuando sobre una masa total de 5 Kg. Entonces aplicamos a este sistema la Segunda Ley de Newton sobre el eje horizontal:<br />F = (M + m).a<br />De allí se obtiene que:<br />a = F/ (M + m) = 10 N / 5 Kg = 2 m/s2<br />Obviamente, esa aceleración tendrá la misma dirección y el mismo sentido que F. Al final de la resolución volveremos a analizar otro enfoque para este punto.<br />b) Para determinar la fuerza que el bloque menor hace sobre el primer bloque, haremos los diagramas de cuerpo aislado correspondientes a ambos, aplicando sobre cada uno de ellos la Segunda Ley de Newton.<br />Bloque mayor<br />Donde Fg es el peso del bloque, N es la fuerza normal que la superficie hace sobre el bloque, Fa es la fuerza aplicada (10 N) y FmM es la fuerza que el bloque menor hace sobre el bloque mayor.<br />La Segunda Ley de Newton para este bloque, en la dirección horizontal (que es la que nos interesa, porque en la dirección vertical la sumatoria de las fuerzas es cero) nos queda:<br />Fa - FmM = M. a (1)<br />Bloque menor<br />Donde Fg es el peso del bloque, N es la fuerza normal que la superficie hace sobre el bloque y FMm es la fuerza que el bloque mayor hace sobre el bloque menor.<br />Para este bloque, la Segunda Ley de Newton sobre la superficie horizontal es:<br />FMm = m . a (2)<br />Observaciones:a) La aceleración en ambas ecuaciones es la misma porque la habíamos calculado anteriormente, teniendo en cuenta que la fuerza aplicada acelera a todo el sistema.b) FmM es la fuerza que queremos calcular. Además, FmM y FMm constituyen un par de acción y reacción, y por lo tanto su módulo puede ser calculado por medio de cualquiera de las dos ecuaciones.<br />Matemáticamente resulta más sencilla la ecuación (2), entonces:<br />FMm = 1 Kg. 2 m/s2 = 2 N (que es lo que queríamos calcular).Comentario sobre la resolución<br />En este caso, para calcular la aceleración trabajamos sobre un sistema conformado por los dos bloques empujados por la fuerza aplicada. A veces, sin embargo, no resulta sencillo imaginar un sistema conformado por dos o más cuerpos, por lo tanto conviene trabajar primero con los diagramas de cuerpo aislado como hicimos en la determinación de la fuerza de contacto que el bloque menor hace sobre el mayor.<br />Esto se ve claramente si retomamos las ecuaciones (1) y (2)<br />Fa - FmM = M. a (1)FMm = m. a (2)<br />Si trabajamos sobre ellas aplicando algún método de resolución de un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas (a y FmM), nos queda que:<br />Fa = (M + m).a<br />Que es, en definitiva, la ecuación que utilizamos para resolver el inciso a).<br />El marco de aplicación de la Teoría Cuántica se limita, casi exclusivamente, a los niveles atómico, subatómico y nuclear, donde resulta totalmente imprescindible. Pero también lo es en otros ámbitos, como la electrónica (en el diseño de transistores, microprocesadores y todo tipo de componentes electrónicos), en la física de nuevos materiales, (semiconductores y superconductores), en la física de altas energías, en el diseño de instrumentación médica (láseres, tomógrafos, etc.), en la criptografía y la computación cuánticas, y en la Cosmología teórica del Universo temprano. <br />Un nuevo concepto de información, basado en la naturaleza cuántica de las partículas elementales, abre posibilidades inéditas al procesamiento de datos. La nueva unidad de información es el qubit (quantum bit), que representa la superposición de 1 y 0, una cualidad imposible en el universo clásico que impulsa una criptografía indescifrable, detectando, a su vez, sin esfuerzo, la presencia de terceros que intentaran adentrarse en el sistema de transmisión. La otra gran aplicación de este nuevo tipo de información se concreta en la posibilidad de construir un ordenador cuántico, que necesita de una tecnología más avanzada que la criptografía, en la que ya se trabaja, por lo que su desarrollo se prevé para un futuro más lejano.<br />En la medicina, la teoría cuántica es utilizada en campos tan diversos como la cirugía láser, o la exploración radiológica. En el primero, son utilizados los sistemas láser, que aprovechan la cuantificación energética de los orbitales nucleares para producir luz monocromática, entre otras características. En el segundo, la resonancia magnética nuclear permite visualizar la forma de de algunos tejidos al ser dirigidos los electrones de algunas sustancias corporales hacia la fuente del campo magnético en la que se ha introducido al paciente.<br />