PREGUNTAS GENERADORAS - UNIDAD 2

PREGUNTAS GENERADORAS - UNIDAD 2

¿PORQUE ES IMPORTANTE CUANTIFICAR LOS EVENTOS DE LA NATURALEZA?

El principio de causalidad en su forma original postula que todo efecto -todo evento- debe tener siempre una causa (que, en idénticas circunstancias, una causa tenga siempre un mismo efecto se conoce como "principio de uniformidad"). Se usa para la búsqueda de leyes definidas, que asignan a cada causa su correspondiente efecto.

Usando esta mecánica, los niveles de energía u órbitas de electrones se describen en términos probabilísticos: en general, de una misma causa no se deriva siempre un mismo efecto, sino que existe una variedad de posibles efectos. Sólo se puede predecir (aunque, en principio, con una fiabilidad determinista total) la probabilidad de que, cuando la causa se produzca, ocurra cada uno de los efectos. Este comportamiento resulta extraño para nuestra experiencia ordinaria. Su explicación la podemos resumir en los siguientes puntos, que deben aceptarse como postulados avalados por miles de observaciones experimentales:

• Existen propiedades de la materia (observables) que no se pueden medir simultáneamente (observables que no conmutan). Por ejemplo, la posición y la velocidad de una misma partícula sería un par de propiedades de este tipo. Para ilustrar esa situación con un análogo clásico burdo, piénsese que, si un microscopio es lo suficientemente sensible como para hacer visible un electrón, deberá enviar una cantidad mínima de luz u otra radiación apropiada sobre él, que lo haga visible. Pero el electrón es tan pequeño que este mínimo de radiación (digamos, un fotón) es suficiente para hacerle cambiar de posición apenas lo tocara, de modo que en el preciso instante de medir su posición, alteraríamos ésta.

¿PARA QUE ESTUDIAR Y ENTENDER LOS MOVIENTOS DE PARTICULAS  Y CUERPOS GRANDES?

Durante un choque actúa una fuerza relativamente grande sobre las partículas que impactan, aunque solo lo hacen durante un intervalo de tiempo más o menos pequeño. Básicamente en una colisión el movimiento de las partículas que chocan (o,por lo menos, el de una de ellas) cambia en forma muy brusca y que podemos establecer una separación bastante definida entre los tiempos que transcurren "antes de la colisión" y los que lo hacen "después de ella".

En las colisiones se verifica el principio de acción y reacción, es decir si el bate le aplica una fuerza a la pelota, la pelota reacciona con una fuerza de igual magnitud pero de sentido contrario, aunque en realidad es indistinto cual es la fuerza de acción y cual la de reacción, podemos decir si la pelota le aplica una fuerza al bate, el bate reacciona con una fuerza de igual magnitud pero de sentido contrario. En el caso de las colisiones estas fuerzas actúan durante lapso de tiempo muy pequeño y se denominan fuerzas instantáneas o impulsivas.

Cuando dos electrones "chocan" la fuerza que actúa entre ambos puede ser conocida fuerza electrostática de repulsión que está asociada con la carga de las partículas. Puede ser que las partículas no se toquen, pero aún así, podemos hablar de una colisión, porque una fuerza relativamente grande que actúa durante un tiempo que se considera pequeño comparado con el tiempo en que las partículas están en observación, tiene un gran efecto en el movimiento de los electrones.

La conservación de la cantidad de movimiento encuentra su mayor aplicación en el estudio de la interacción, en las cuales dos o más cuerpos ejercen mutuamente fuerzas muy grandes que duran, sin embargo un intervalo de tiempo muy pequeño. Dichas fuerzas se denominan fuerzas impulsivas, y aparecen , por ejemplo cuando una pelota de futbol choca con el pie de un jugador, éste es un ejemplo típico de fuerza impulsiva.

Los choques entre dos partículas, por ejemplo, entre dos bolas de billar se acostumbra clasificarlas de la siguiente manera: si las partículas se mueven sobre una misma recta, antes y después de la colisión, decimos que el choque es central o directo. Si esto no ocurre, decimos que la condición es oblicua. Por otra parte, si la energía cinética de las partículas, antes de la colisión, es igual a la energía cinética total, después de la colisión, decimos que el choque es elástico. En una condición elástica, la energía cinética se conserva. En caso contrario la colisión es inelástica. La energía cinética final podrá ser mayor o menor que el inicial. Si la energía cinética aumenta, hay forzosamente una fuente de energía que proporciona este aumento, durante la interacción si la energía cinética disminuye puede haber aparición de calor o deformaciones permanentes en los cuerpos que chocan. Finalmente, si las partículas después de la colisión se mueven con la misma velocidad, tenemos una colisión completamente inelástica, por ejemplo, cuando dos automóviles chocan y continúan adheridos después del choque.

Si la colisión fuere elástica, la conservación de energía cinética nos daría una ecuación más. Notemos sin embargo que debido a la naturaleza de las fuerzas impulsivas, podemos utilizar la conservación de la cantidad de movimiento, aunque la fuerza externa no sea nula.

¿COMO ENTENDER LAS CAUSAS POR LAS CUALES SE PRODUCE EL MOVIMIENTO?

Para entender las causas por las cuales se produce un movimiento en los cuerpos o partículas debemos saber que hay diferentes tipos de movimiento y de esto se nos permitirá saber cuáles fueron dichas causas.

*Movimiento rectilíneo uniforme: Un movimiento es rectilíneo cuando describe una trayectoria recta y uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, es decir, su aceleración es nula. Esto implica que la velocidad media entre dos instantes cualesquiera siempre tendrá el mismo valor. Además la velocidad instantánea y media de este movimiento coincidirán.

*Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado: El Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado es aquél en el que un cuerpo se desplaza sobre una recta con aceleración constante. Esto implica que en cualquier intervalo de tiempo, la aceleración del cuerpo tendrá siempre el mismo valor. Por ejemplo la caída libre de un cuerpo, con aceleración de la gravedad constante.

*Movimiento circular: El movimiento circular es el que se basa en un eje de giro y radio constante: la trayectoria será una circunferencia. Si, además, la velocidad de giro es constante, se produce el movimiento circular uniforme, que es un caso particular de movimiento circular, con radio fijo y velocidad angular constante.

*Movimiento ondulatorio: Se denomina movimiento ondulatorio al realizado por un objeto cuya trayectoria describe una ondulación. Se corresponde con la trayectoria ideal de un proyectil que se mueve en un medio que no ofrece resistencia al avance y que está sujeto a un campo gravitatorio uniforme. También es posible demostrar que puede ser analizado como la composición de dos movimientos rectilíneos, un movimiento rectilíneo uniforme horizontal y movimiento rectilíneo uniformemente acelerado vertical.

*Movimiento parabólico: Se denomina movimiento parabólico al realizado por un objeto cuya trayectoria describe una parábola. Se corresponde con la trayectoria ideal de un proyectil que se mueve en un medio que no ofrece resistencia al avance y que está sujeto a un campo gravitatorio uniforme. También es posible demostrar que puede ser analizado como la composición de dos movimientos rectilíneos, un movimiento rectilíneo uniforme horizontal y movimiento rectilíneo uniformemente acelerado vertical.

*Movimiento Pendular: El movimiento pendular es una forma de desplazamiento que presentan algunos sistemas físicos como aplicación práctica al movimiento armónico simple. A continuación hay tres características del movimiento pendular que son: péndulo simple, péndulo de torsión y péndulo físico.

Péndulo simple: El sistema físico llamado péndulo simple está constituido por una masa puntual m suspendida de un hilo inextensible y sin peso que oscila en el vació en ausencia de fuerza de rozamientos. Dicha masa se desplaza sobre un arco circular con movimiento periódico. Esta definición corresponde a un sistema teórico que en la práctica se sustituye por una esfera de masa reducida suspendida de un filamento ligero.

Péndulo físico: El péndulo físico, también llamado péndulo compuesto, es un sistema integrado por un sólido de forma irregular, móvil en torno a un punto o a eje fijos, y que oscila solamente por acción de su peso. Movimiento giratorio por las moléculas que producen oxigeno hacia las partículas haciendo así es como se hace uso del método giratorio que consiste en convertir las figuras planas y darles vuelta.

EL ESTUDIO DEL MOVIMIENTO

Él fue estudiando los movimientos de diversos objetos en un plano inclinado y observó que en el caso de planos con pendiente descendente a una causa de aceleración, mientras que en los planos con pendiente ascendente hay una causa de retardamiento. De esta experiencia razonó que cuando las pendientes de los planos no son descendentes ni ascendentes no debe haber aceleración ni retardamiento por lo que llegó a la conclusión de que cuando el movimiento es a lo largo de un plano horizontal debe ser permanente. Galileo hizo un estudio para comprobar lo que había dicho Aristóteles acerca de la caída de los cuerpos, para hacerlo se subió a lo más alto de la torre de Pisa y soltó dos objetos de distinto peso; y observó que los cuerpos caen a la misma velocidad sin importar su peso, quedando así descartada la teoría de la caída de los cuerpos de Aristóteles El  gran filósofo griego Aristóteles. Propuso explicaciones sobre lo que ocurría en la naturaleza, considerando las observaciones que hacía de las experiencias cotidianas y su razonamiento, aunque no se preocupaba por comprobar sus afirmaciones. Aristóteles formuló su teoría sobre la caída de los cuerpos afirmando que los más pesados caían más rápido que los más ligeros, es decir entre más peso tengan los cuerpos más rápido caen. Esta teoría fue aceptada por casi dos mil años hasta que en el siglo XVII Galileo realiza un estudio más cuidadoso sobre el movimiento de los cuerpos y su caída, sobre la cual afirmaba: "cualquier velocidad, una vez impartida a un cuerpo se mantendrá constantemente, en tanto no existan causas de aceleración o retardamiento, fenómeno que se observará en planos horizontales donde la fricción  se haya reducido al mínimo" Esta afirmación lleva consigo el principio de la inercia  de Galileo la cuál brevemente dice: "Si no se ejerce ninguna fuerza sobre un cuerpo, éste permanecerá en reposo o se moverá en línea recta con velocidad constante".

¿PARA QUÉ Y CÓMO REPRESENTAR EL MOVIMIENTO DE LAS PARTÍCULAS EN PLANO CARTESIANO?

Las gráficas son representaciones pictóricas de pares ordenados de puntos.  En cinemática se refiere a la representación de la relación de tiempo y espacio del movimiento de los objetos.  Esta representación se hace en un plano cartesiano.  El movimiento de una partícula se conoce por completo si su posición en el espacio se conoce en todo momento.   Las gráficas presentan la relación entre los datos de la posición, velocidad y aceleración del objeto.  Debes observar muy bien los ejes, las variables y las unidades utilizadas en las gráficas que analizarás.

Al leer esta lección trata de contestar los ejemplos y luego verificar tu solución con la que aquí se presenta de forma que puedas auto evaluarte en todo momento y verificar por ti mismo cuanto vas aprendiendo del tema.

¿CÓMO APLICAR LAS LEYES DE LA DINÁMICA A NUESTRA VIDA DIARIA?

1ª Ley de Newton: Ley de la Inercia.

En ausencia de fuerzas externas un cuerpo permanece en reposo si su velocidad inicial es cero y se mueve con movimiento uniforme, con velocidad constante, si tiene velocidad inicial en el momento que observamos la ausencia de fuerzas. La inercia expresa la tendencia de un cuerpo a mantenerse en el estado en que está. Si está en reposo y no actúan fuerzas sobre él, continúa en reposo. Si no actúan fuerzas pero estaba en movimiento, continúa con movimiento uniforme. Observa que la velocidad no cambia ni de valor, ni de dirección, ni de sentido.

2ª Ley de Newton: F = m·a

Es fácil deducir que aplicando suficiente fuerza se produce un movimiento. Pero hasta el siglo XVII no se comprendió el tipo de movimiento que origina una fuerza. Newton define magnitudes, establece fórmulas y deja claro que si hay una fuerza resultante distinta de cero el cuerpo se mueve y su velocidad va aumentando mientras la fuerza se mantenga aplicada. Cuanto más tiempo actúe, más se incrementa la velocidad. La aplicación de las fuerzas se estudia bajo dos puntos de vista: Estudiando el tiempo que está aplicada (F·t = Impulso) Midiendo el camino que recorre el objeto mientras se aplica (F·x = Trabajo) El producto de la fuerza por el tiempo que actúa se llama IMPULSO y su valor es igual al producto de la masa por el incremento de velocidad que se produjo. A partir de aquí se deduce la 2ª Ley de Newton: F=m·a Observa que la fuerza permanece aplicada en todo momento. ¿Se mueve siempre con la misma velocidad? ¿Cuál es el incremento de "v" en cada segundo? ¿Cuánto vale por tanto la aceleración? ¿Cuánto vale la fuerza aplicada?. La masa es la constante de proporcionalidad entre la fuerza y la aceleración que le produce.

3ª Ley de Newton: Ley de acción y reacción

Cuando dos partículas interaccionan, la fuerza F que la primera ejerce sobre la segunda, es igual y opuesta a la fuerza F que la segunda ejerce sobre la primera, estando ambas sobre la recta que une las partículas. El proceso es simultáneo. Las fuerzas existen mientras dura la interacción. Se escribe F1/2 para indicar la fuerza que el cuerpo 1 ejerce sobre el 2 y F 2/1 para indicar la fuerza que el cuerpo 2 ejerce sobre el 1. Son iguales y opuestas. Están aplicadas en distintos cuerpo (de estar aplicadas las dos en el mismo se anularían). En los choques se producen múltiples situaciones en cuanto a velocidades de rebote según la masa de los objetos que interaccionan y sus velocidades. Los choques entre objetos con igual masa y distintas velocidades intercambian sus velocidades.

¿PORQUE ES IMPORTANTE IDENTIFICAR LAS FUERZAS DE CONTACTO?

Las fuerzas de contacto son ciertos tipos de fuerzas que se presentan en los objetos que interactúan y que están físicamente en contacto (Por ejemplo: la fuerza con que se empuja un objeto, la fuerza de fricción, etc.)

Cuando hablamos de “fuerza” nos referimos físicamente a una acción que se ejerce sobre un cuerpo produciendo un determinado efecto. Esto puede resultar en una modificación de su movimiento, si se encuentra en ese estado, o de su aspecto físico. Incluso, pueden producirse ambos efectos al mismo tiempo. Todo depende de las características del objeto y de la magnitud de la fuerza que se le aplica.

El principio de acción y reacción de Newton determina que entre dos cuerpos en contacto existe una fuerza de igual magnitud pero de sentido contrario actuando sobre cada uno.

Estas pueden clasificarse en fuerzas de contacto y fuerzas de acción a distancias según entren en contacto o no los cuerpos sobre los que interactúan. Las primeras son aquellas en las que los objetos se encuentran en contacto físico y la fuerza se ejerce sobre su superficie de modo perpendicular. Un ejemplo es la fuerza de fricción. En las de segundo tipo, en cambio, los objetos no están en contacto como, por ejemplo, en la fuerza magnética.

Un objeto sometido a dos fuerzas está físicamente en equilibrio cuando en el efecto producido ambas se anulan mutuamente. En estos casos, es llamada fuerza normal a la fuerza ejercida sobre un plano que se contrarresta con la fuerza peso. En otras palabras, aludimos con fuerza normal a la presión que se ejerce sobre un cuerpo en relación a su superficie y peso.

Teniendo un objeto X ubicado sobre una mesa, contemplamos sobre el mismo dos tipos de fuerzas en interacción según el principio de Newton. Por un lado, la masa de la Tierra y su fuerza gravitatoria sobre el cuerpo en cuestión. Por el otro, la fuerza de contacto del objeto contra la mesa produciendo una reacción normal en sentido opuesto.

¿QUE ES FUERZA DE ACCIÓN A DISTANCIA Y POR QUE ES IMPORTANTE COMPRENDER EL CONCEPTO DE PESO?

Este tipo de fuerzas se caracterizan por presentarse en los objetos no se encuentran físicamente en contacto (Ejemplos típicos de este tipo de fuerzas son la fuerza de atracción gravitatoria y la fuerza magnética, etc.)

La fuerza de acción-reaccion, es un par de fuerzas creadas a partir de una de ellas, haciendo que la otra se dirija en sentido contrario.

Por ejemplo, las puertas giratorias de los bancos: cuando empuja una puerta, hay otra puerta que se mueve en sentido contrario debido a nuestra fuerza creada. Si hay 2 personas que empujan las puertas en sentidos contrarios, tendrá mas fuerza y por ende velocidad el giro de las puertas.

¿QUE ES FUERZA CENTRIPETA Y POR QUE ES FUNDAMENTAL TENER CLARIDAD EN EL CONCEPTO EN EL MOVIMIENTO CIRCULAR?

Se llama fuerza centrípeta a la fuerza, o al componente de la fuerza que actúa sobre un objeto en movimiento sobre una trayectoria curvilínea, y que está dirigida hacia el centro de curvatura de la trayectoria.

El término «centrípeta» proviene de las palabras latinas centrum, «centro» y petere, «dirigirse hacia», y puede ser obtenida a partir de las leyes de Newton. La fuerza centrípeta siempre actúa en forma perpendicular a la dirección del movimiento del cuerpo sobre el cual se aplica. En el caso de un objeto que se mueve en trayectoria circular con velocidad cambiante, la fuerza neta sobre el cuerpo puede ser descompuesta en un componente perpendicular que cambia la dirección del movimiento y uno tangencial, paralelo a la velocidad, que modifica el módulo de la velocidad.

¿POR QUE ES IMPORTANTE EL PRINCIPIO DE CONSERVACION DE LA ENERGÍA?

Cuando una energía de un tipo se transforma en otra de otro tipo, la cantidad de energía que hay al principio de la transformación es la misma que la que habrá al final. En una bombilla, por ejemplo, la energía se conserva: la energía eléctrica se convierte en energía radiante y en calor.

El Principio de conservación de la energía indica que la energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma de unas formas en otras. En estas transformaciones, la energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación.

En el caso de la energía mecánica se puede concluir que, en ausencia de rozamientos y sin intervención de ningún trabajo externo, la suma de las energías cinética y potencial permanece constante. Este fenómeno se conoce con el nombre de Principio de conservación de la energía mecánica.

La ley de la conservación de la energía constituye el primer principio de la termodinámica y afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema físico aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía. En resumen, la ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra, por ejemplo, cuando la energía eléctrica se transforma en energía calorífica en un calefactor. Dicho de otra forma: la energía puede transformarse de una forma a otra o transferirse de un cuerpo a otro, pero en su conjunto permanece estable (o constante).

¿POR QUE ES IMPORTANTE TENER CLARO EL CONCEPTO DE TRABAJO EN FÍSICA?

En física, se entiende por trabajo a la cantidad de fuerza multiplicada por la distancia que recorre dicha fuerza. Esta puede ser aplicada a un punto imaginario o a un cuerpo para moverlo. Pero hay que tener en cuenta también, que la dirección de la fuerza puede o no coincidir con la dirección sobre la que se está moviendo el cuerpo. En caso de no coincidir, hay que tener en cuenta el ángulo que separa estas dos direcciones.

T = F. d. Cosα

Por lo tanto. El trabajo es igual al producto de la fuerza por la distancia y por el coseno del ángulo que existe entre la dirección de la fuerza y la dirección que recorre el punto o el objeto que se mueve.

LEIDY CÁRDENAS 

SALUD OCUPACIONAL

III SEMESTRE