Aplicacion De La Fisica En La Ingenieria
Páginas: 10 (2477 palabras)
Publicado: 5 de junio de 2012
INTRODUCCIÓN
En esta segunda unidad comenzaremos la introducción, dando una pequeña pero amplia reseña de los puntos que contiene el temario, como lo son el principio de la conservación de la cantidad de movimiento, principio de la conservación de la masa y principio de la conservación de la energía.
La motivación para la realización de este trabajo está centrada fundamentalmente en el hechode que uno de los principales objetivos académicos que debe estar presente en la formación de un ingeniero, es conseguir que el alumno asimile, analice, discuta y relacione los conceptos matemáticos que se presentan como un lenguaje asociado, para describir el comportamiento de diferentes sistemas que se encuentran en la naturaleza de una u otra manera.
DESARROLLO2.1 PRINCIPIO DE LA CONSERVACION DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO LINEAL Y ANGULAR
El principio de conservación del momento angular afirma que si el momento de las fuerzas exteriores es cero (lo que no implica que las fuerzas exteriores sean cero, que sea un sistema aislado), el momento angular total se conserva, es decir, permanece constante.
Problema
Para practicar el principio deconservación del momento angular, se resuelven problemas semejantes al del enunciado siguiente.
Una bala de 0.2 kg y velocidad horizontal de 120 m/s, choca contra un pequeño diente situado en la periferia de un volante de masa 1.5 kg y 12 cm de radio, empotrándose en el mismo. Suponiendo que la bala es una masa puntual, que el volante es un disco macizo y homogéneo (no se tiene en cuenta el pequeñodiente). Calcular:
• La velocidad angular adquirida por el sistema disco - bala después del choque
• La pérdida de energía resultante
Planteamiento
Este problema es de aplicación del principio de conservación del momento angular por que las fuerzas exteriores actúan en el eje del disco que permanece fijo, el disco solamente puede girar en torno a su eje no puede trasladarse. El momentode dichas fuerzas respecto del centro del disco es cero, por lo que el momento angular respecto del centro del disco es constante.
El momento angular inicial es el momento angular de la partícula
Li=mdvcosq
El momento angular final es el del disco con la partícula empotrada a una distancia d del centro del disco, girando con velocidad angular w. El momento angular final es el producto delmomento de inercia (del disco más la partícula) por la velocidad angular de rotación.
Aplicando el principio de conservación del momento angular, calculamos la velocidad angular w de rotación del sistema formado por el disco y la partícula empotrada en él.
La energía perdida en la colisión es igual a la diferencia entre la energía final de rotación del sistema formado por el disco y lapartícula empotrada en él, y la energía cinética de la partícula.
Completar una tabla como la siguiente y despejar la velocidad angular de rotación del disco.
Masa de la bala m
Velocidad de la bala v
Angulo de disparo q
Distancia del blanco al eje del disco d
Masa del disco M
Radio del disco R
Velocidad angular de rotación w
2.2 PRINCIPIO DE LA CONSERVACION DE LA MASALa ley de conservación de la masa o ley de conservación de la materia o ley de Lomonósov-Lavoisier es una de las leyes fundamentales en todas las ciencias naturales. Fue elaborada independientemente por Mijaíl Lomonósov en 1745 y por Antoine Lavoisier en 1785. Se puede enunciar como «En una reacción química ordinaria la masa permanece constante, es decir, la masa consumida de los reactivos es iguala la masa obtenida de los productos». Una salvedad que hay que tener en cuenta es la existencia de las reacciones nucleares, en las que la masa sí se modifica de forma sutil, en estos casos en la suma de masas hay que tener en cuenta la equivalencia entre masa y energía. Esta ley es fundamental para una adecuada comprensión de la química. Está detrás de la descripción habitual de las reacciones...
En esta segunda unidad comenzaremos la introducción, dando una pequeña pero amplia reseña de los puntos que contiene el temario, como lo son el principio de la conservación de la cantidad de movimiento, principio de la conservación de la masa y principio de la conservación de la energía.
La motivación para la realización de este trabajo está centrada fundamentalmente en el hechode que uno de los principales objetivos académicos que debe estar presente en la formación de un ingeniero, es conseguir que el alumno asimile, analice, discuta y relacione los conceptos matemáticos que se presentan como un lenguaje asociado, para describir el comportamiento de diferentes sistemas que se encuentran en la naturaleza de una u otra manera.
DESARROLLO2.1 PRINCIPIO DE LA CONSERVACION DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO LINEAL Y ANGULAR
El principio de conservación del momento angular afirma que si el momento de las fuerzas exteriores es cero (lo que no implica que las fuerzas exteriores sean cero, que sea un sistema aislado), el momento angular total se conserva, es decir, permanece constante.
Problema
Para practicar el principio deconservación del momento angular, se resuelven problemas semejantes al del enunciado siguiente.
Una bala de 0.2 kg y velocidad horizontal de 120 m/s, choca contra un pequeño diente situado en la periferia de un volante de masa 1.5 kg y 12 cm de radio, empotrándose en el mismo. Suponiendo que la bala es una masa puntual, que el volante es un disco macizo y homogéneo (no se tiene en cuenta el pequeñodiente). Calcular:
• La velocidad angular adquirida por el sistema disco - bala después del choque
• La pérdida de energía resultante
Planteamiento
Este problema es de aplicación del principio de conservación del momento angular por que las fuerzas exteriores actúan en el eje del disco que permanece fijo, el disco solamente puede girar en torno a su eje no puede trasladarse. El momentode dichas fuerzas respecto del centro del disco es cero, por lo que el momento angular respecto del centro del disco es constante.
El momento angular inicial es el momento angular de la partícula
Li=mdvcosq
El momento angular final es el del disco con la partícula empotrada a una distancia d del centro del disco, girando con velocidad angular w. El momento angular final es el producto delmomento de inercia (del disco más la partícula) por la velocidad angular de rotación.
Aplicando el principio de conservación del momento angular, calculamos la velocidad angular w de rotación del sistema formado por el disco y la partícula empotrada en él.
La energía perdida en la colisión es igual a la diferencia entre la energía final de rotación del sistema formado por el disco y lapartícula empotrada en él, y la energía cinética de la partícula.
Completar una tabla como la siguiente y despejar la velocidad angular de rotación del disco.
Masa de la bala m
Velocidad de la bala v
Angulo de disparo q
Distancia del blanco al eje del disco d
Masa del disco M
Radio del disco R
Velocidad angular de rotación w
2.2 PRINCIPIO DE LA CONSERVACION DE LA MASALa ley de conservación de la masa o ley de conservación de la materia o ley de Lomonósov-Lavoisier es una de las leyes fundamentales en todas las ciencias naturales. Fue elaborada independientemente por Mijaíl Lomonósov en 1745 y por Antoine Lavoisier en 1785. Se puede enunciar como «En una reacción química ordinaria la masa permanece constante, es decir, la masa consumida de los reactivos es iguala la masa obtenida de los productos». Una salvedad que hay que tener en cuenta es la existencia de las reacciones nucleares, en las que la masa sí se modifica de forma sutil, en estos casos en la suma de masas hay que tener en cuenta la equivalencia entre masa y energía. Esta ley es fundamental para una adecuada comprensión de la química. Está detrás de la descripción habitual de las reacciones...
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