Trabajo de Física

1. Instituto Universitario de Tecnología
Antonio Jose de Sucre
Construcción Civil
Julieth Lozada
Sección S4
Barquisimeto, Julio 2015

2. Movimiento Armónico Simple
Física se ha idealizado un tipo de movimiento oscilatorio, en el que se considera que
sobre el sistema no existe la acción de las fuerzas de rozamiento, es decir, no existe
disipación de energía y el movimiento se mantiene invariable, sin necesidad de
comunicarle energía exterior a este. Este movimiento se llama MOVIMIENTO ARMONICO
SIMPLE (MAS).
Un ejemplo de este movimiento se puede encontrar a partir del desplazamiento de un
punto cualquiera alrededor de toda la longitud de una circunferencia.
Elementos:
1. Oscilación o vibración: es el movimiento realizado desde cualquier posición hasta
regresar de nuevo a ella pasando por las posiciones intermedias.
2. Elongación: es el desplazamiento de la partícula que oscila desde la posición
de equilibrio hasta cualquier posición en un instante dado.
3. Amplitud: es la máxima elongación, es decir, el desplazamiento máximo a partir de la
posición de equilibrio.
4. Periodo: es el tiempo requerido para realizar una oscilación o vibración completa. Se
designa con la letra "t".
5. Frecuencia: es el número de oscilación o vibración realizadas en la unidad de tiempo.
6. Posición de equilibrio: es la posición en la cual no actúa ninguna fuerza neta sobre la
partícula oscilante.
Fórmulas:
x = A . cos . w . t
x = elongación
r = A = radio
t = tiempo
w = velocidad angular
Vx = - V . sen Ø
V = w . r
h = w . t
w . t = V = Vector representativo de la velocidad lineal.
Vx = proyección de "Y" sobre el eje "X"
h = ángulo
Vx = -2 . F . A . sen (2 . )
Vx = + w " A2 - x2
Ax = - w2 . A . cos. w . t
Ax = - Ac . cos Ø
Ac = proyección de aceleración sobre el eje horizontal
Ac = w2 . x
Ac = aceleración centrípeta
t = 2 " mk

3. T = period
Sistema de Masa-Resorte
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 opuesto 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:
F = -k * x
El sistema masa resorte está compuesto por una masa puntual, un resorte ideal una
colgante y un punto de sujeción del resorte.
El resorte ideal puede ser un resorte de alto coeficiente de elasticidad y que no se
deforma en el rango de estiramiento del resorte. La ecuación de fuerzas del sistema masa
resorte es: m a = – k x donde x es la posición (altura) de la masa respecto a la línea de
equilibrio de fuerzas del sistema, k es la constante de elasticidad del resorte y m la masa
del cuerpo que es sometido a esta oscilación. Esta ecuación puede escribirse como: m d2
x/d t2 = – k x cuya solución es x = Am sin (w t + ø), donde: Am es la máxima amplitud de
la oscilación, w es la velocidad angular que se calcula como ( k /m) 0,5. La constante ø es
conocida como ángulo de desfase que se utiliza para ajustar la ecuación para que calce
con los datos que el observador indica.
De la ecuación anterior se puede despejar el periodo de oscilación del sistema que es
dado por: T = 2 pi (m/k)0,5 A partir de la ecuación de posición se puede determinar la
rapidez con que se desplaza el objeto: Vs = valor absoluto de ( dx /dt). Vs = |Am (k/m) 0,5
* cos (wt + ø) |. En la condición de equilibrio la fuerza ejercida por la atracción
gravitacional sobre la masa colgante es cancelada por la fuerza que ejerce el resorte a ser
deformado. A partir de esta posición de equilibrio se puede realizar un estiramiento lento
hasta llegar a la amplitud máxima deseada y esta es la que se utilizará como Am de la
ecuación de posición del centro de masa de la masa colgante. Si se toma como posición
inicial la parte más baja, la constante de desfase será – pi/2, pues la posición se
encuentra en la parte más baja de la oscilación.
Péndulo Simple y Oscilaciones
Un péndulo es un objeto suspendido de un punto, de modo que puede oscilar. Es muy
fácil construir un péndulo y con él se puede estudiar las propiedades que le pertenecen.
Lo que se leerá más adelante consiste en un trabajo de física, el cual, da a conocer el
estudio de las relaciones que existen entre el período de un péndulo:
Su masa

4. Su amplitud
Su largo
DESCRIPCIÓN TEÓRICA
PERÍODO: Se define como el tiempo que se demora en realizar una oscilación completa.
Para determinar el período se utiliza la siguiente expresión T/ N° de Osc. (Tiempo
empleado dividido por el número de oscilaciones).
FRECUENCIA: Se define como el número de oscilaciones que se generan en un
segundo. Para determinar la frecuencia se utiliza la siguiente ecuación N° de Osc. / T
(número de oscilaciones dividido del tiempo)
AMPLITUD: Se define como la máxima distancia que existe entre la posición de equilibrio
y la máxima altura.
CICLO: Se define como la vibración completa del cuerpo que se da cuando el cuerpo
parte de una posición y retorna al mismo punto.
OSCILACIÓN: Se define como el movimiento que se realiza siempre al mismo punto fijo
LEYES DEL PENDULO
El periodo de un péndulo es independiente de su amplitud. Esto significa que si se tienen
2 péndulos iguales (longitud y masa), pero uno de ellos tiene una amplitud de recorrido
mayor que el otro, en ambas condiciones la medida del periodo de estos péndulos es el
mismo.
El periodo de un péndulo es directamente proporcional a la raíz cuadrada de su longitud.
Esto significa que el periodo de un péndulo puede aumentar o disminuir de acuerdo a la
raíz cuadrada de la longitud de ese péndulo.
Péndulo Simple: Un péndulo simple se define como una partícula de masa m suspendida
del punto O por un hilo inextensible de longitud l y de masa despreciable.
Si la partícula se desplaza a una posición ð0 (ángulo que hace el hilo con la vertical) y
luego se suelta, el péndulo comienza a oscilar.
Oscilación – Amplitud – Período y Frecuencia:
A continuación estudiaremos una serie de procesos que ocurren durante la oscilación de
los péndulos y que permiten enunciar las leyes del péndulo.
Daremos previamente los siguientes conceptos:
Longitud del péndulo (L): es la distancia entre el punto de suspensión y el centro de
gravedad del péndulo.

5. Oscilación simple: es la trayectoria descrita entre dos posiciones extremas (arco AB).
Oscilación completa o doble oscilación: es la trayectoria realizada desde una posición
extrema hasta volver a ella, pasando por la otra extrema (arco ABA).
Angulo de amplitud o amplitud (alfa): es el ángulo formado por la posición de reposo
(equilibrio) y una de las posiciones extremas.
Período o tiempo de oscilación doble (T): es el tiempo que emplea el péndulo en efectuar
una oscilación doble.
Tiempo de oscilación simple (t): es el tiempo que emplea el péndulo en efectuar una
oscilación simple.
Elongación (e): Distancia entre la posición de reposo OR y cualquier otra posición.
Máxima elongación: distancia entre la posición de reposo y la posición extrema o de
máxima amplitud.
Frecuencia (f): Es el número de oscilaciones en cada unidad de tiempo.
f=número de oscilaciones/tiempo
Hidrostática
La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos que estudia los fluidos en estado de
reposo; es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posición.
Reciben el nombre de fluidos aquellos cuerpos que tienen la propiedad de adaptarse a la
forma del recipiente que los contiene. A esta propiedad se le da el nombre de fluidez.
Son fluidos tanto los líquidos como los gases, y su forma puede cambiar fácilmente por
escurrimiento debido a la acción de fuerzas pequeñas.
Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrostática son el principio de
Pascal y el principio de Arquímedes.
Principio de Pascal
En física, el principio de Pascal es una ley enunciada por el físico y matemático
francés Blaise Pascal (1623-1662).
El principio de Pascal afirma que la presión aplicada sobre un fluido no
compresible contenido en un recipiente indeformable se transmite con igual intensidad en
todas las direcciones y a todas partes del recipiente.
Este tipo de fenómeno se puede apreciar, por ejemplo en la prensa hidráulica la cual
funciona aplicando este principio.
Definimos compresibilidad como la capacidad que tiene un fluido para disminuir el
volumen que ocupa al ser sometido a la acción de fuerzas.
Principio de Arquímedes

6. El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sólido sumergido total o parcialmente
en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba con una fuerza igual al peso
del volumen de fluido desalojado.
El objeto no necesariamente ha de estar completamente sumergido en dicho fluido, ya
que si el empuje que recibe es mayor que el peso aparente del objeto, éste flotará y
estará sumergido sólo parcialmente.
Propiedades de los fluidos
Las propiedades de un fluido son las que definen el comportamiento y características del
mismo tanto en reposo como en movimiento.
Existen propiedades primarias y propiedades secundarias del fluido.
Propiedades primarias o termodinámicas:
Densidad
Presión
Temperatura
Energía interna
Entalpía
Entropía
Calores específicos
Propiedades secundarias
Caracterizan el comportamiento específico de los fluidos.
Viscosidad
Conductividad térmica
Tensión superficial
Compresión