La física y sus ramas

1. FISICA 1

2. INDICE:
 Cuerpos rígidos, condiciones de equilibrio y centro de gravedad.
 Movimiento circular y conceptos relacionados al mismo.
 Fuerza centrípeta.
 Fuerza centrifuga.
 Aceleración centrípeta y momento de inercia.

3. CUERPOS RIGIDOS:
 Un cuerpo rígido es un cuerpo ideal en el que sus partículas tienen posiciones relativas fijas entre sí.
Estos cuerpos no sufren deformaciones debido a la acción fuerzas externas. Se trata de cuerpos ideales ya que en la
realidad los cuerpos no son completamente rígidos sino que se deforman por la acción de fuerzas externas.
A diferencia de las partículas, en los cuerpos rígidos sí consideramos sus dimensiones además de su masa.
​En la unidad estática del cuerpo rígido se estudian las condiciones necesarias y suficientes para que un cuerpo rígido
permanezca en equilibrio.

4. CONDICIONES DE EQUILIBRIO:
 Las condiciones de equilibrio son las leyes que rigen la estática. La estática es la ciencia que estudia
las fuerzas que se aplican a un cuerpo para describir un sistema en equilibrio. Diremos que un
sistema está en equilibrio cuando los cuerpos que lo forman están en reposo, es decir, sin
movimiento.
 Ejemplo:

5. CENTRO DE GRAVEDAD:
 El Centro de Gravedad es el punto de un cuerpo en el cual se considera ejercida la fuerza de
gravedad que afecta a la masa de dicho cuerpo, es decir, donde se considera ejercido el peso.
También se conoce como centro de balance o centro de equilibrio. Una medida imprecisa del mismo
puede generar momentos de fuerza no deseados convirtiendo equipos en incontrolables.

6. MOVIMIENTO CIRCULAR:
 El movimiento circular es un movimiento curvilíneo cuya trayectoria es una circunferencia. Son
ejemplos: el movimiento de cualquier punto de un disco o una rueda en rotación, el de los puntos de
las manecillas de un reloj. Como primera aproximación, es el movimiento de la Luna alrededor de la
Tierra y del electrón alrededor del protón en un átomo de hidrógeno. Debido a la rotación diaria de la
Tierra, todos los cuerpos que están en su superficie tienen un movimiento circular en relación con el
eje de rotación de la Tierra.
 Ejemplo:

7. CONCEPTOS RELACIONADOS AL MISMO:
 Eje de giro (O): es el centro sobre el cual gira el objeto. Este puede permanecer inmóvil o tener
variaciones a lo largo del tiempo.
 Radio (r): distancia entre el cuerpo y el eje.
 Arco: espacio recorrido de una circunferencia por un cuerpo. Es decir, la parte de la circunferencia
que hay entre un punto y otro.
 Velocidad angular (ω): velocidad de la rotación, obtenida por el ángulo que se ha girado en una
determinada unidad de tiempo.
 Aceleración angular (a): aceleración de la velocidad angular por unidad de tiempo.
 Momento angular (L): también conocido como momento cinético, es la magnitud vectorial que
describe el movimiento del cuerpo. Esta se puede equiparar al momento lineal del movimiento
rectilíneo.
 Momento de inercia (I): cualidad de los cuerpos que puede obtener de la multiplicación entre un
parte de la masa del cuerpo por la distancia que hay entre este y el eje de giro.
 Momento de fuerza (M): magnitud vectorial que se obtiene del punto en que se aplica una fuerza y
una distancia.
 Periodo: tiempo que le toma al cuerpo completar una circunferencia, una vuelta.
 Frecuencia: número de vueltas que da un cuerpo en un determinado tiempo.

8. EJEMPLOS:

9. FUERZA CENTRIPETA:
 Una fuerza centrípeta es una fuerza neta que actúa sobre un objeto para mantenerlo en movimiento a
lo largo de una trayectoria circular.
 En el artículo sobre aceleración centrípeta, aprendimos que cualquier objeto que viaja a lo largo de
una trayectoria circular de radio rrr con velocidad vvv experimenta una aceleración hacia el centro de
esta trayectoria,
 a = frac{v^2}{r}a=rv2​a, equals, start fraction, v, squared, divided by, r, end fraction.
 Sin embargo, debemos discutir cómo es que el objeto llegó a estar en movimiento en una trayectoria
circular. La 1ª ley de Newton nos dice que un objeto va a continuar moviéndose en una trayectoria
recta a menos que haya fuerzas externas que actúen sobre él. Aquí, la fuerza externa es la fuerza
centrípeta.
 Ejemplo:

10. FUERZA CENTRIFUGA:
 La fuerza centrífuga es una fuerza hacia afuera aparente en un marco de referencia giratorio. No
existe cuando un sistema se describe en relación con un marco de referencia inercial.
 Todas las mediciones de posición y velocidad deben realizarse en relación con algún marco de
referencia. Por ejemplo, se podría realizar un análisis del movimiento de un objeto en un avión de
pasajeros en vuelo con respecto al avión de pasajeros, a la superficie de la Tierra o incluso al Sol. Un
marco de referencia que está en reposo (o uno que se mueve sin rotación y con velocidad constante)
en relación con las estrellas fijas generalmente se considera un marco inercial. Cualquier sistema
puede analizarse en un marco inercial (y por lo tanto sin fuerza centrífuga). Sin embargo, a menudo es
más conveniente describir un sistema rotatorio utilizando un marco rotatorio; los cálculos son más
simples y las descripciones más intuitivas. Cuando se hace esta elección, surgen fuerzas ficticias,
incluida la fuerza centrífuga.
 Ejemplo:

11. FUERZA CENTIPETRA Y CENTRIFUGA:

12. ACELERACION CENTRIPETA:
 La aceleración centrípeta (también llamada aceleración normal) , es la aceleración que determina el
cambio de dirección de la velocidad en los cuerpos que rotan o se mueven por trayectorias curvas.
Esta aceleración recibe el nombre de centrípeta porque siempre está dirigida hacia el centro de
rotación.

 Denotación: Se denota con la letra (a). En el Sistema Internacional de Unidades (SI) se expresa en
metros/segundo al cuadrado (m/s²).
 Ecuación: Su módulo se determina por la siguiente ecuación
a= (V²/R)
 donde V, es la velocidad lineal de la partícula que realiza el movimiento de rotación y R es
el radio de curvatura de su trayectoria.
 También la aceleración centrípeta se puede expresar en función de la velocidad angular de la
partícula, mediante la relación:
a= ω²R

13. MOMENTOS DE INERCIA:
 El momento de inercia o inercia rotacional es una medida de la inercia rotacional de un cuerpo. Más
concretamente el momento de inercia es una magnitud escalar que refleja la distribución de masas de
un cuerpo o un sistema de partículas en rotación, respecto al eje de giro. El momento de inercia sólo
depende de la geometría del cuerpo y de la posición del eje de giro; pero no depende de las fuerzas
que intervienen en el cuerpo.
 El momento de inercia se relaciona con las tensiones y deformaciones máximas producidas por los
esfuerzos de flexión en un elemento estructural, por lo cual este valor determina la resistencia máxima
de un elemento estructural bajo flexión junto con las propiedades de dicho material. Para el caso del
momento de inercia también depende de cómo esta distribuida la masa. Se encuentra que si la masa
está muy concentrada cerca del punto de giro (o eje de rotación) encontramos que esta inercia es
menor, pero si está muy alejada del eje es mucho mayor. Lo cierto es que el momento de inercia es un
factor importante a considerar en cuanto a la construcción, pues debemos tener conciencia de cómo
las vigas (por ejemplo) se comportan en cuanto a la tendencia a girar para tal distribución de masa .
 En los cálculos es importante encontrar los valores máximos y mínimos del momento de inercia para
tener un control de cómo poner y que viga debemos colocar de acuerdo a lo que se requiere.
 El segundo momento de área, o momento de inercia, se define como:

14. INERCIA:
 Momento polar de inercia (J)
El momento polar de inercia de un área dada puede calcularse a partir de los momentos rectangulares de
inercia Ix e Iy del área, si dichas cantidades ya son conocidas.
 Producto de inercia
 El producto de inercia del área A respecto a los ejes x y y, se obtiene al multiplicar a cada elemento dA
de un área A por sus coordenadas x y y, e integrando sobre toda el área. A diferencia de los
momentos de inercia Ix e Iy, el producto de inercia Ixy puede ser positivo, negativo o cero.

15. INERCIA:
 Teorema de ejes paralelos
Esta fórmula expresa que el momento de inercia I de un área con respecto a cualquier eje dado, es igual al
momento de inercia I del área con respecto a un eje centroidal que es paralelo al momento de inercia que
se desea determinar, más el producto del área A y el cuadrado de la distancia d entre los dos ejes.
 Radio de giro (K)
Se define el radio de giro como la distancia desde el eje de giro a un punto donde podríamos suponer
concentrada toda la masa del cuerpo de modo que el momento de inercia respecto a dicho eje se obtenga
como el producto de la masa del cuerpo por el cuadrado del radio de giro.

16. TABLA DE CENTROIDES Y MOMENTOS
DE INERCIA:

17. TABLA DE CENTROIDES Y MOMENTOS
DE INERCIA:

18. INTEGRANTES DE EQUIPO:
 Mauricio Mendoza Tadeo
 Monserrat Ivonne Morales Rojas
 Rebeca Nolasco De Ita
 Andrea Vazquez Panfilo
 Jennifer Victoriano De Aquino