«Era un hombre tan pobre, tan pobre, pero tan pobre que lo único que tenía …era dinero»

¿Cómo la ciencia y la tecnología pueden trabajar de la mano con el ambiente para lograr el desarrollo sostenible de  la humanidad?

BIENVENIDOS ALUMNOS

Buscar una respuesta a esta pregunta es mas que un compromiso de todos los seres humanos con nuestro entorno del cual hemos extraído numerosos recursos sin mirar el daño que hacemos.

Frente a esta situación debemos asumir un reto: ¿que soluciones podemos aportar a este problema?

1. ¿Pueden las construcciones elaboradas por el hombre coexistir con el medio ambiente? Pueden nuestras viviendas por ejemplo ser amigables con el ambiente?
2. ¿Pueden las máquinas adaptarse al ambiente?
3. ¿Cómo podemos aprovechar la ciencia y la tecnología para hacer inclusión con el  ambiente?
4. ¿Podemos aprender de la naturaleza para realizar procesos en armonía con el entorno?

APRENDIZAJES A ADQUIRIR

Durante la realización de este curso se trabajarán cuatro competencias, donde se espera que el estudiante adquiera los aprendizajes mínimos requeridos en cada una de ellas:

USO COMPRENSIVO DEL CONOCIMIENTO CIENTÍFICO:

Reconoce los procesos históricos y metodológicos del desarrollo de la Mecánica  y sus campos de aplicación en estática, dinámica, cinemática, hidráulica y termodinámica asociándose a fenómenos de la naturaleza.

EXPLICACIÓN DE FENÓMENOS

Genera conclusiones críticas a partir de la explicación y modelación de los fenómenos de la naturaleza asociados al desarrollo de la Mecánica  y sus campos de aplicación en estática, dinámica, cinemática, hidráulica y termodinámica

INDAGACIÓN

Emplea las estructuras básicas de la investigación científica en el desarrollo del proyecto de aplicación de sus conocimientos en ciencias a su entorno.

SENTIDO DE LA VIDA, EL CUERPO Y LA NATURALEZA

Integra en el desarrollo de su proyecto de vida el cuidado por el medio ambiente.

Estas competencias son solo los mínimos que esperamos alcanzar con el curso pero recuerda generar tus propias competencias y envíalas con tu plan de AUTOEVALUACIÓN.

TEMÁTICAS PROPUESTAS:

BIENVENIDOS A TODOS. Espero amplíen sus conocimientos, revisando inicialmente los contenidos básicos de la INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA .

Tu preparación es indispensable en la materia que involucra todo tu conocimiento. Realiza el trabajo de diagnóstico inicial:

EVALUACIÓN BÁSICA DE FÍSICA PARA INGRESO GRADO 10

Introducción, reglas de trabajo, acerca del método científico, diagnóstico de ideas previas

Los temas de este semestre son:

Temáticas(semanas)	Contenidos
Introducción (1/2)	Parámetros de trabajo. Presentación  de las temáticas.  Evaluación diagnóstica. Trabajo de nivelación.
El infinitamente pequeño mundo (1)	Una visión estelar. La cosmología de las ciencias.
La ciencia y su necesidad de medir el mundo(1)	Las dimensiones y sus magnitudes. El concepto de PESO. LABORATORIO DE PESO
La búsqueda del equilibrio (2)	Equilibrio, palancas.
	Centros de Gravedad.
	LABORATORIO DE EQUILIBRIO
Newton y las fuerzas del Universo (2)	Leyes de Newton
	Teorías gravitacionales
Las fuerzas y sus representaciones (2)	Tipología de las fuerzas
	Representación de las fuerzas en vectores
Estática de la partícula (2)	Tipología de la estática de partículas
	Mecanismos y máquinas simples.
	PROYECTO DE APLICACIÓN
Dinámica y cinemática de la partícula(2)	La teoría cuántica. Los principios fundamentales.
Hidráulica y Termodinámica (4)	Teorema fundamental de la hidrostática. Principio de arquímedes. Principio de Pascal. Principio de Torricelli. Principio de continuidad Principio de Bernoulli. Calorimetría y temperatura. LEyes de la Termodinámica y motores. Trabajo, Energía y Potencia.

Te recomendamos leer los DBA de Ciencias para tu grado:

DBA_C.Naturales

TRABAJANDO LOS PROYECTOS SEGÚN TU ÉNFASIS

Teniendo un énfasis de trabajo identificado, nuestro trabajo tiene como objetivo primordial el enfocarnos en el desarrollo de dicho énfasis ( leer https://9fisicaolaya.com/enfasis/).

El proyecto de trabajo a realizar debe tener como línea de desarrollo el énfasis educativo al cual tu perteneces o deseas pertenecer.

Cada enfoque tiene un objetivo primordial en FÍSICA:

NOTA: Más información en https://9fisicaolaya.com/enfasis/

NUESTRO TEXTO GUÍA: ENTORNO FÍSICO 10 de JULIO ESTUPIÑAN:

ENTORNO FÍSICO 10

para alcanzar estas competencias te propongo algunas temáticas básicas de introducción como:

El lenguaje de las ciencias

Revisemos entre otras cosas  un poco de historia, descarga y leeremos el siguiente texto del cual podemos realizar un mapa conceptual:

La Física a través del tiempo

Veamos además una historia de nuestro personaje principal:

La manzana de Newton

y la contrastaremos en un diagrama de Venn con la siguiente versión de Newton:

Newton el alquimista

Si necesitas información acerca del MAPA CONCEPTUAL, EL DIAGRAMA DE VENN, LOS MENTEFACTOS, MAPAS DE IDEAS, ETC. Los puedes conseguir en el enlace de Organizadores Gráficos.

Recuerda que este año trabajaremos sobre las estructuras del pensamiento como forma de evaluar algunas de tus competencias.

No olvides enviar tus representaciones gráficas de las lecturas al correo de la página: 9fisicaolaya@gmail.com

BIENVENIDOS TODOS! Antes de iniciar el proceso de aprendizaje, es necesario ubicar nuestros conocimientos en el área.

No olvides que en días que no hay clases debes ingresar a la plataforma y buscar al final de esta página para encontrar los trabajos para que no te atrases.

Te recomiendo   revisar CONCEPTOS DE MATERIA, DENSIDAD, VOLUMEN, MASA Y PESO.

SOBRE  LAS EVALUACIONES

En nuestra evaluación realizamos mapas conceptuales, para los cuales debes tener muy claro que manejamos en una lectura para ciencias:

Leyendo en Ciencias

La lectura científica, estadio avanzado de la lectura, tiene por objeto el conocimiento de la veracidad y trascendencia del texto o, dicho de otro modo, la llamada interpretación y crítica de las fuentes es el acto intelectual que permite la interpretación correcta de lo leído bajo los condicionantes de tiempo, espacio y persona. (López Yepes, 2011: 79-80).

Al realizar una lectura científica tenemos unos objetivos claros:

1. Discernir en profundidad y rigor el contenido del documento y su veracidad.
2. Desarrollar la capacidad de reflexión y el espíritu crítico
3. Obtener nuevas ideas en el ámbito de la investigación científica.

Estos son algunos pasos a seguir en la lectura de ciencias:

1.Conocimiento previo, en la medida de lo posible, del contenido del texto que se va a leer.

2.Identificación de IDEAS PRINCIPALES en el texto.

3.Construcción de modelo gráfico representativo del texto (MAPA CONCEPTUAL, MENTAL, CUADRO SINÓPTICO, ETC)

4.Estudio de las IDEAS PRINCIPALES, ESTE INCLUYE

1. INDAGACIÓN de las palabras y personajes claves del texto.
2. CONTEXTUALIZACIÓN del TEXTO
3. Estudio comparado de las IDEAS PRINCIPALES con las argumentaciones de otros textos que, teniendo el mismo propósito, han alcanzado conclusiones radicalmente diferentes (con frecuencia, han dado lugar a polémicas científicas) o han mostrado aspectos con clara diversidad.

5. CRÍTICA PERSONAL del texto. Siempre saca una conclusión, una enseñanza, aspectos buenos y malos.

Niveles de lectura

En el nivel literal, además de hacerte las preguntas anteriores tu mente percibe los detalles de la lectura, reconoces nombres, personales, tiempo, lugar o espacio de la lectura; obtienes fácilmente las ideas principales y haces secuencias de los hechos en la lectura.

En el nivel Inferencial, logras recordar, contrastar las ideas, sintetizar y mediante conjeturas elaborar hipótesis, interpretas metáforas y símbolos en la lectura.

En el nivel Crítico valorativo ya tienes la información suficiente como para emitir juicios de valor sobre lo que lees bajo argumentos y fundamentos sólidos.

Una buena lectura y obtención de ideas principales te permite construir un adecuado mapa conceptual.

El mapa conceptual

En el mapa conceptual esta es la rúbrica con que evaluaremos:

En la siguiente imagen sabremos que es un mapa conceptual:

1. PARÁMETROS DE TRABAJO:

DE LAS FUENTES DE INDAGACIÓN

Toda fuente de indagación no es real, como tu sabes en el internet se publica desde realidad hasta fantasía. ESto implica que tu proceso de investigación debe tener fuentes serias de indagación que garanticen la veracidad de tu trabajo, recuerda son las bases de la indagación de antecedentes asi que hazlo profesionalmente. Te recomendamos algunas fuentes y motores de búsqueda confiables:

no olvides al finalizar tus consultas DAR EL CRÉDITO O DERECHO DE AUTOR del lugar donde consultaste la información.

DE LA RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN

Con el fín de mantener tus antecedentes e indagaciones debidamente organizadas te recomendamos subir a la nube los recursos y referentes hallados  con respecto a tu investigación. DROPBOX y MENDELEY te pueden servir para tal fín.

Mendeley puede ser descargado a tu computador o celular desde:

https://www.mendeley.com/downloads

Recuerda que todo texto que subas a MENDELEY debes leerlo, subrayar sus ideas principales y hacer los comentarios respectivos.

Los mapas conceptuales los elaboramos en CMAPTOOLS que es una herramienta de fácil manejo:

https://cmaptools.softonic.com/descargar

DE LA PRESENTACIÓN DE LA INFORMACIÓN

Son muchas las normas existentes para la presentación de tus documentos de investigación. Nosotros utilizamos la NORMA APA 5 o 6 Edición que encuentras facilmente en internet y que puedes emplear desde el WORD.

El siguiente vínculo te muestra la norma APA para la referencia de Materiales Bibliográficos o de internet:

normas apa

DE LA PLATAFORMA DE TRABAJO

Todos los trabajos se presentarán a través de la plataforma de trabajo, para lo cual cada estudiante previa inscripción obtendrá un usuario y una contraseña para tener acceso a la plataforma de trabajo:

https://investigacionescolardocentes.moodlecloud.com/login/index.php

Mayor información encontrarás en:

https://9fisicaolaya.com/plataforma-de-trabajo-investigativo/

Atte

JULIO ESTUPIÑAN

TEMAS DEL CURSO:

EL INFINITAMENTE PEQUEÑO MUNDO

Reconociendo la naturaleza de los objetos

Este título de bastante profundidad fue contestado  hace muchos siglos  atrás por algunos personajes de los cuales debemos hablar un poco, así comprenderemos el pensamiento de nuestro principal personaje en la física de décimo: ISAAC NEWTON.

El principio fundamental de todo, fue una de las preguntas que hizo abstraer la mente desde las cosas más físicas y materiales a las más inmateriales y abstractas:

que quisieron decir estos personajes? vamos a verlo.

TALES DE MILETOS  y la fuente de inspiración

Algunas veces pensamos que la ciencia nace de los genios, de personas predestinadas y aún de países cuya tradición científica se remonta siglos atrás, sin embargo no todo es producto de un destino demarcado; como veremos en esta historia… a veces los genios no nacen «como se cree popularmente» sino que se hacen.

La historia biográfica de TALES DE MILETOS es de fácil acceso en cualquier página de internet, lo que interesa a la física tiene que ver con el proceso de generación de ciencia, proceso que inicia este personaje en su juventud de acuerdo a variadas referencias (Díaz, 2002, p. 13) como comerciante en su juventud y que le permite viajar por países de frontera a su ciudad natal Miletos ubicada en pleno centro del imperio Griego : la península de anatolia (actual Turquía), ya podemos imaginarnos este universo rodeado de transeúntes que venían de oriente hacia occidente y viceversa, trayendo historias, inventos y porque no ciencia.

La visión de Hecateo  en su mapa de un mundo circular y  armónico,  influiría cualquier concepción juvenil y animaría a un viajero a desear rodear ese mundo.

TALES DE MILETOS  viaja a Caldea y a Egipto donde recibirá la influencia de estas cosmologías en su pensamiento tal como afirma Josefo ((D-K 11 A 11) Josefo, Contra Apionem I, 2):

      «Todos están de acuerdo en que los primeros que entre los griegos filosofaron sobre las cosas celestes y divinas, como Ferécides de Siro, Pitágoras y Tales, fueron discípulos de los egipcios y caldeos»(Tomado de: http://www.filosofia.org/cur/pre/talesfyt.htm)

En Caldea, reino de Mesopotamia no era extraño que el estudio por la astronomía llegara a Tales, los caldeos eran prácticamente en este aspecto adoradores de los planetas como se afirma en algunos pasajes de la Biblia (Martin, 2009, p. 251), la impresionante distribución del espacio geométrico aplicado a la construcción de estas ciudades en Mesopotamia nos hace dar cuenta de la ordenada aparición de la civilización.

Una escritura como la cuneiforme y las tablillas que nos muestran tantos indicios de civilización solo confirman la influencia del pensamiento oriental en el pensamiento occidental.

Observar en estos documentos,  de los cuales posiblemente Tales de Miletos también tuvo conocimiento, nos puede abrir la mente al origen de muchas posturas de los griegos de origen Fenicio.

Observar la tablilla anterior nos hace nuevamente pensar en el sistema heliocéntrico que tanto defendería Giordano Bruno, Copérnico  y Galileo Galilei entre otros. Las culturas Mesopotámicas a ciencia cierta tenían un conocimiento del cosmos que influiría a todo occidente.

Como si fuera poco, Tales de Miletos viaja a Egipto. Las impresionantes pirámides serán la inspiración de su primer teorema.

La siguiente infografía nos brinda una relación entre el teorema de tales de miletos y su analogía con las pirámides:

El triángulo es desde tiempos muy remotos una figura esencial en el estudio de la matemáticas, la geometría y aunque no lo creas en la filosofía y hasta las religiones.

Y aunque PITAGORAS DE SAMOS (569 – 475 a.c.) haría muy famosa esta figura geométrica ya existían vestigios de su fama en otras culturas:

Pitagoras es conocido por todos y su ecuación ( esta ecuación es fundamental en la física y la trigonometría):

Y estudiada durante mucho tiempo:

TPJ

CONOCIMIENTO DE LA FORMA Y LAS DIMENSIONES

Ya lo decía Aristóteles:

Y es por esta razón que la medición es indispensable para tomar Datos sin los cuales no se puede hacer ciencia.

En física son varias las magnitudes a medir:

A través de la historia para desarrollar la capacidad de medición de datos el hombre tuvo que pasar primero por la invención de los sistemas de numeración que les permitiera comparar las magnitudes, hasta crear instrumentos para realizar esas mediciones.

El metro es uno de los más útiles y debemos su invención a los enciclopedistas en Francia.

Con el pasar del tiempo se crearon otros sistemas de medición y actualmente si queremos pasar de un sistema a otro trabajamos con las tablas de conversión de unidades.

Es Euclides que a partir del conocimiento de otros matemáticos desarrolla el estudio de la forma y la geometría de los cuerpos.

Es la forma y el espacio el primer elemento de interés matemático del hombre a través de la geometría y en física es necesario conocer sobre ella para los cálculos posteriores a realizar.

Calculando el área de una figura

Podemos calcular un área compuesta básica:

En la figura anterior faltan algunos datos, pero usando la lógica los podemos complementar:

21cm -12 cm= 9cm

27cm – 15cm = 12 cm

La figura tendría todos sus datos así:

Para hallar el área total la vamos a dividir en dos áreas:

De tal forma que:

Calculando el perímetro de una figura

El concepto de perímetro tiene que ver con la suma de las medidas de todos los lados de la figura geométrica, en el caso anterior:

El perímetro sería:

P = 21 cm +15 cm+12 cm + 12 cm + 9 cm + 27 cm = 96 cm

Muy fácil!!

EN BUSCA DEL CENTRO DE GRAVEDAD y EL EQUILIBRIO.

Observa las siguientes imágenes:

Es sorprendente ver cómo se logra este EQUILIBRIO. Todo consiste en saber ubicar un punto en cierta posición! Ese punto lo llamaremos CENTRO DE GRAVEDAD.

Las piedras se encuentran en equilibrio porque sus centros de gravedad están ALINEADOS; de manera similar sucede con la equilibrista… …quien ubica el centro de gravedad de su cuerpo en línea con el centro de gravedad de las columnas donde apoya su mano: El EQUILIBRIO se logra entonces cuando una Fuerza igual y contraria al Peso del objeto pasa por el centro de gravedad del mismo. Fue hace mucho tiempo cuando ARQUÍMEDES planteó por primera vez un análisis geométrico y matemático de los centros de gravedad en su libro «SOBRE EL EQUILIBRIO DE LOS PLANOS» del cual hacemos una reseña en FIS-HISTORIA para que la leas. …de esa época hasta ahora se han hecho numerosos descubrimientos que nos llevan a tener en la actualidad una tabla con los CENTROS DE GRAVEDAD de las figuras geométricas básicas (puedes darle click para ampliar e imprimir):

Si queremos calcular el CENTRO DE GRAVEDAD DE UN OBJETO debemos tener en cuenta dos aspectos:  SU FORMA y su DENSIDAD. La tabla de áreas la descargas de aquí:

CALCULO DE CENTRO DE GRAVEDAD DE UNA FIGURA GEOMÉTRICA PLANA atendiendo a su FORMA.

Calcular el centro de Gravedad de un triángulo cuya ABSCISA tiene 15 cm de largo y su ORDENADA 9 cm de altura. PASO 1 Graficamos el problema a realizar, ubicando los datos:

PASO 2 Encontramos en la Tabla el caso y las ecuaciones necesarias:

PASO 3 Reemplazamos los datos, realizamos las operaciones y encontramos la solución:

Esto quiere decir que el PESO de esta figura  GEOMÉTRICA PLANA de DENSIDAD constante pasa por dicho PUNTO! Si la Elaboró en material y ubico un lápiz en dicho punto, el triángulo queda en equilibrio!!!

Luego de ver en clase como se trabajan las figuras compuestas , realiza y presenta el taller de centros de gravedad compuestos.

TRABAJO DE MEJORAMIENTO PARA LA PRIMERA EVALUACIÓN

En nuestra primera evaluación trabajamos sobre mapas conceptuales, al inicio de este curso encuentras información sobre el caso para recuperar tu mapa debes elaborarlo en Cmaptools.

Para recuperar la parte de cálculo de áreas este es el taller a elaborar:

Taller de recuperacion areas y perímetros

Tomado de: hábitos.mex y caricatura de Pizarro.

LABORATORIO DE CENTROS DE GRAVEDAD.

Los estudiantes   del COLEGIO ENRIQUE OLAYA HERRERA comprobaron que sus cálculos coincidían con la realidad probada en el laboratorio

LECTURA PROPUESTA 1

 NEWTON Y LA MANZANA

TRABAJO 1 : LA PROPUESTA DE INVESTIGACIÓN.

1. Leer y subrayar las ideas principales de cada párrafo del texto:

importancia de las estructuras

2. Descargar y elaborar el siguiente trabajo:

GUÍA PARA PRESENTAR UNA PROPUESTA BÁSICA EN FÍSICA

3. Recuerda que tu propuesta de investigación debe estar basada en la temática : CONSTRUCCIONES DOMÓTICO SUSTENTABLES

el taller lo escoges según el colegio al que perteneces:

TALLER PROPUESTAS DE ESTRUCTURAS ENRIQUE OLAYA HERRERA

Si tienes alguna pregunta la envías como comentario o al correo 9fisicaolaya@gmail.com

tu PROFE JULIO

INDAGACIÓN PREVIA 1

Adelantamos en los cuadernos los siguientes temas, con sus correspondientes gráficas:

1. Las fuerzas en Mecánica: Newton y sus Leyes

2. Ante una acción hay una reacción

3. Fuerzas y tipos de fuerzas (peso vs Normal, Rozamiento vs Empuje, Tensión y compresión, Torsión, Flexión, Pandeo y corte)

Tu profe Julio

Vamos a observar el vídeo acerca de la importancia de los vectores y su historia, elaboramos un resumen en el cuaderno, de este resumen subrayamos las ideas principales y elaboramos un mapa conceptual de nuestro texto. No olvidaremos la norma APA. ¿En nuestra vida cotidiana, donde veo los vectores? Responde a esta pregunta.

ARTÍCULO 1

NORMA DE PRESENTACIÓN DE ARTÍCULOS EN FÍSICA

Les dejo la siguiente información, el artículo debe estar escrito teniendo en cuenta los siguientes elementos:

• Título en negrillas y mayúsculas
• Nombre del autor, con nota a pie de página del curso y estudios realizados.
• Resumen en español ( 250 palabras máximo)
• Palabras Clave (5 máximas, escritas en forma horizontal)
• Abstract en Inglés.
• Keywords.
• Introducción.
• Contenido.
• Conclusiones.
• Referencias mínimo 10.

Todo debe ser presentado con la norma APA sexta edición.

Las Fuerzas en  Mecánica: NEWTON Y SUS LEYES

El siguiente mapa mental nos indica las relaciones entre las leyes de Newton:

“Ante una acción, siempre hay una Reacción” partiendo de este enunciado simple de una de las leyes de Newton toda acción que genere hacia un objeto produce en este algún tipo de reacción, por ejemplo en esta escultura vemos tres sujetos halando una piedra enorme, analicemos la situación:

1. Los tres sujetos tiran del cable esto hace que el cable se TENSIONE.  En  el interior del cable las fibras halan unas a contrario de las otras pero con la misma intensidad para evitar una ruptura interna, que se ocasionarían si la TENSIÓN supera la  RESISTENCIA interna que existe entre las fibras del Material en el que está elaborado el cable.
2. La TENSIÓN en el cable intenta producir un movimiento en la piedra.
3. La Piedra parece agarrarse del suelo para no ser movida. Esta Acción se produce por El PESO de la Piedra y por la El tipo de Superficie sobre la cual está la piedra.
4. Si la superficie  estuviese recubierta de aceite, desde luego sería más fácil mover la piedra, se desplazaría sin tanto esfuerzo. Lo anterior quiere decir que la rugosidad de la superficie influye en la mayor o menor facilidad de deslizamiento de un objeto, a menor ROZAMIENTO o FRICCIÓN  mejor se desliza.
5. Sin embargo el PESO haría que el agarre entre las dos superficies fuera mayor.

En el ejemplo anterior podemos reconocer ya las FUERZAS: PESO, ROZAMIENTO Y TENSIÓN que intervienen principalmente en el cálculo ESTÁTICO de los objetos.

tu PROFE JULIO

ANTE UNA ACCIÓN HAY UNA REACCIÓN

Tanto como decir que toda causa tiene una consecuencia, de esta manera NEWTON enuncia la TERCERA LEY que lleva su nombre y que nos expone de manera explícita la existencia de una fuerza opuesta a toda aquella que apliquemos. Como se observa en la figura, (W) el PESO (acción) produce una fuerza opuesta en el piso llamada (N) NORMAL (reacción). Una fuerza (F) de EMPUJE (acción) sobre objeto apoyado a una superficie genera una fuerza opuesta llamada  fuerza (Fr) de FRICCIÓN (reacción). Lo mismo sucede en las fuerzas de  (TENSIÓN,  (M) TORSION, (COMPRESION, (F) FLEXIÓN, (Fe) ELÁSTICAS, etc.

Trata de identificar estas fuerzas en tu entorno, por ejemplo en el tablero del Salón , en tu puesto de trabajo, al caminar, al ir en el bus o en tu casa…qué fuerzas se ejercen entre los objetos, entre tu y los objetos? ¿QUE FUERZAS OCURREN INTERNAMENTE EN TU CUERPO?

Hay muchas formas de presentación de estas FUERZAS, ahí te expongo algunas para que las identifiques:

EL DESPLAZAMIENTO HORIZONTAL ESTÁTICA: DESEO QUE ESE CUERPO SE QUEDE QUIETO! Los objetos del mundo que nos rodea casi siempre tienen una función que podemos agrupar de acuerdo al movimiento, por ejemplo nuestra cama, la mesa del comedor, el televisor ; son algunos objetos que deseamos se queden quietos.. pero nuestra bici, el automóvil, un avión son objetos que para prestar una utilidad necesitan estar en movimiento, así sea por un corto espacio de tiempo. Entonces si yo deseo que mi cama se encuentre en quietud o reposo, debo garantizar el equilibrio de la misma;  la física (gracias a Dios!) nos permite saber numéricamente cual es la cantidad de fuerza requerida para garantizar dicho equilibrio. Por obvias razones si empujo una caja que pesa 2N  con una fuerza de 60 N y deseo que no se mueva, debo proporcionarle una fuerza igual pero en sentido contrario.

Esto es lo que se conoce como la LEY DE  LA INERCIA DE NEWTON. Es decir que cuando yo sume los vectores  de fuerzas, su resultado debe ser CERO. Como te puedes imaginar si la caja pesa 2N el suelo debe estar haciendo una fuerza NORMAL de  2N para impedir que la caja se hunda en él. Entonces para garantizar que un cuerpo permanezca quieto la sumatoria de todas sus fuerzas debe ser igual a cero. Y cuando decimos todas, son todas: De Tensión, de compresión, de Flexión, de Torsión, etc.

Tu PROFE JULIO

FUERZAS Y TIPOS DE FUERZAS

Existen variadas fuerzas de acción y reacción que actúan sobre los cuerpos, algunas de ellas son:

PESO VS NORMAL

Cuando un cuerpo toca la superficie del suelo, esta reacciona con una fuerza de sentido contrario llamada NORMAL  encargada de soportar el PESO, si esta fuerza NORMAL >PESO  el suelo se levantaría rompiendo su superficie y levantando el objeto como ocurre cuando las raíces de un árbol levantan el pavimento; si  la fuerza NORMAL < PESO el suelo se hunde por el peso del objeto.

Como sabemos por casos anteriores el valor del peso se calcula como:

El valor de la gravedad que utilizamos es de 9.81 m/s²

MATERIA, DENSIDAD Y PESO

El problema de la densidad, el peso, la masa y el volumen también tuvieron que ver con el desarrollo de las tecnologías…igualmente el problema de la medición.

EL PROBLEMA DE LA DENSIDAD

EN QUE MATERIAL ESTA HECHO ESTE CUBO?:

BUSCANDO EL VOLUMEN

Lo primero que debemos establecer es la FORMA de la figura que vamos a examinar..en esta caso es una figura GEOMÉTRICA REGULAR: un CUBO.  Si te dijera que este dato (la FORMA) es indispensable para hallar un valor numérico llamado VOLUMEN deberías creerme!

El VOLUMEN que caracteriza la materia TRIDIMENSIONAL nos permite conocer el espacio que ésta ocupa. Consultemos nuestra TABLA DE VOLÚMENES PARA FIGURAS GEOMÉTRICAS REGULARES (dale Click para ampliarla) y encontremos nuestro caso el CUBO:

PRIMER PASO tomemos los datos de nuestra figura por comparación y reemplacemos en la ecuación que aparece en la tabla:

cálculo de volumen:

Como puedes observar las unidades de esta figura son CÚBICAS, sino recuerdas de clase, te recomiendo ver las UNIDADES DE MEDICIÓN y sus CONVERSIONES en el caso que te encuentres con objetos de otras dimensiones (por ej. En metros).

BUSCANDO LA MASA.

El otro dato necesario de encontrar en esta investigación es LA MASA o cantidad de materia que compone el objeto. Como si fueras un detective…tienes que llevar a la BALANZA el objeto y pesarlo, en nuestro caso llevamos el cubo y tenía una MASA de: 224 Gramos.

HALLANDO LA DENSIDAD

Con estos dos datos lo que resta por hacer es una división, establecida como una relación entre la MASA y el VOLUMEN, esta relación de cuánta MASA hay por unidad de VOLUMEN recibe el nombre de DENSIDAD:

Listo, con este dato solo tenemos que identificar el MATERIAL en una TABLA DE DENSIDADES:

Tomado de: http://hidromaxo.com/datos-utiles.html

Lo buscamos y resulta que es: COBRE!

Si , nuestro Cubo que parecía hecho de oro, resulta que es de cobre… NO TODO LO QUE BRILLA ES ORO!

CALCULANDO EL PESO

Para comprender el concepto de PESO te recomendamos leer algo de la biografía de NEWTON ( fis-historia) y de su ley:  » F = m.a», pues el concepto que exponemos está basado en dicha ley.

La gravedad de la tierra dobla el espacio atrayendo los objetos hacia si misma:

Es el efecto de la gravedad sobre la masa que al ser acelerada  llamamos PESO. Por tal razón podemos tener la misma masa en la tierra que en la luna, pero pesar diferente en estos lugares.

Se puede calcular :

TU PROFE JULIO

 ROZAMIENTO VS EMPUJE

Romper la Inercia de algunos cuerpos requiere de sobrepasar las fuerzas de Rozamiento o Fricción que se presentan en la superficie del suelo debido al contacto entre los cuerpos. Dicha fuerza no solo depende del peso del cuerpo sino también de los materiales que componen los dos cuerpos en contacto y del estado de sus superficies ( si son pulidas o no y si se encuentran húmedas o con adición de algún aceite  o lubricante en cuyo caso disminuiría la fricción).

En la gráfica anterior se observa como es la superficie de un espejo aumentada mediante un microscopio, como ves no existe ninguna superficie perfectamente pulida.

La ecuación que calcula el valor de la fuerza de Fricción es:

Los físicos hicieron variados ensayos entre materiales para hallar el valor de los coeficientes de fricción o rozamiento estáticos y dinámicos (una vez se ha roto la inercia); la siguiente tabla lo muestra:

TENSIÓN y COMPRENSIÓN

Este tipo de fuerzas se presenta generalmente cuando sobre un objeto actúan dos fuerzas de igual magnitud pero de sentidos contrarios que se separan de la línea media del objeto, deformándolo con un alargamiento del mismo. en la máquina de pruebas de una probeta a las fuerzas de tensión se ve  como la deformación hace que su parte media se adelgace hasta romperse:

La gráfica que se obtiene nos muestra cuatro zonas:

La zona 1 llamada  ELÁSTICA donde el objeto después de deformarse ante la acción de las fuerzas puede recuperar su forma original.

La zona 2 donde se encuentra el límite ELÁSTICO e inicia el proceso PLÁSTICO de deformación.

La zona 3 donde llamada PLÁSTICA donde el objeto al deformarse no recupera su forma, por ejemplo cuando lavas la ropa en la lavadora y esta se deforma encogiéndose o estirándose permanentemente.

La Zona 4  es el fin de la PLASTICIDAD de los materiales e inicio de la ruptura.

La fuerza contraria a la TENSIÓN  es la COMPRESIÓN :

como observa en lugar de alargarse el objeto, tiende a comprimirse, y abultarse en la zona media, esta deformación también depende del material en el que se construye, por ejemplo en una columna las reacciones serían diferentes de acuerdo a los materiales de su fabricación:

TORSIÓN

Gracias a estas fuerzas podemos literalmente torcer o girar un objeto, es una fuerza que generalmente se presenta en objetos que giran tal como ejes de carros, ventiladores, ejes de motores, etc. Igualmente esta fuerza permite girar un tornillo :

Como puedes observar esta fuerza requiere de una palanca para ocasionarse. Igualmente los materiales de acuerdo a su constitución pueden o no soportar una torsión, que originaría una deformación parecida a esta gráfica:

FLEXIÓN

Otra de las fuerzas que actúan sobre los objetos son las que producen la flexión de los cuerpos, esta puede ser provocada por dos situaciones.

La primera situación cuando el apoyo entre los extremos de un cuerpo (por ejemplo una viga) está muy separado y por su propio peso esta se flexiona en su parte central:

En un caso real esto ocurre cuando las columnas que sostienen una viga tienen una luz muy grande.

El segundo caso ocurre cuando una columna muy delgada es puesta a soportar un peso elevado y se tuerce hacia un lado en un efecto llamado PANDEO:

CORTE

Otro de los efectos de las fuerzas es el corte o cizalladura que permite mediante la acción de fuerzas contrarias en un mismo punto cortar como en el caso de las tijeras:

Las fuerzas de corte actúan sobre el objeto y este se resiste impidiendo el paso de ellas:

Esta  situación también se presenta en la naturaleza, por ejemplo en la Falla de San Francisco las capas de la tierra se cortan:

Las anteriores fuerzas actúan sobre los objetos, produciendo vectores que analizaremos en varios casos a continuación:

Tu PROFE JULIO

LOS VECTORES COMO REPRESENTACIONES MATEMÁTICAS DE LAS FUERZAS

Encontrar un sistema o una forma de representar una magnitud derivada como es el caso de las fuerzas fue un trabajo desarrollado por varios científicos y en diversas áreas del conocimiento, teniéndose como iniciador de esta propuesta al matemático  Leonhard Euler. Las fuerzas se ven afectadas por  cuatro características principales:

1. El lugar donde se producen, es decir su POSICIÓN
2. EL tamaño que tienen, es decir su MAGNITUD.
3. El lugar hacia donde avanzan o producen su efecto, es decir su SENTIDO.
4. Y la DIRECCIÓN hacia donde se dirigen.

Geométricamente esto se puede representar así, en el plano: Veamos la representación Vectorial de un PESO (W)( acción) y la Fuerza NORMAL (N) (Reacción)

Tu PROFE JULIO

CÓMO DIBUJAMOS UN VECTOR

Para aprender a representar un vector debemos saber leerlo inicialmente: MAGNITUD: Debo tomar el número y ubicarlo en la escala representativa adecuada. En nuestro ejemplo No se pueden dibujar los NEWTONS por obvias razones, pero si puedo representar 60 Newtons por 60 cm; es decir, cada Newton será representado por una línea de 1 cm. Ahora que si nos ponemos a pensar bien, 60 cm no caben en nuestro cuaderno… entonces debemos aplicar una escala adecuada al tamaño de nuestro espacio de trabajo. ¡Entonces reducir sería lo adecuado! Si cada cm equivale a 10 Newtons, nuestra Magnitud sería de apenas 6 cm ¿correcto? SENTIDO: La inclinación de nuestra Magnitud es de 45°, pero hacia donde?  SUR – ESTE, entonces debo recordar las coordenadas Cardinales. DIRECCIÓN: Ahora debemos definir en qué ángulo debemos dirigirnos al SUR – ESTE, y marcarlo siempre a partir del eje de coordenadas horizontales:  Hemos representado geométricamente  un vector. TU PROFE JULIO ESTUPIÑAN

DESCOMPOSICIÓN DE UN VECTOR

Supongamos que apoyamos una escalera contra una pared y proyectamos su sombra sobre el piso y la pared simultáneamente. Formamos un triángulo, el lado más largo que llamamos HIPOTENUSA (AB) lo compone la escalera, una sombra en el piso que llamamos  ABSCISA (AC)  y una sombra en la pared que llamamos ORDENADA (CB). Si observamos podemos ir de A hasta B por la HIPOTENUSA o podemos tomar el camino de   A hasta C por la ABSCISA y luego ir de C hasta B por la ORDENADA. Si hacemos una analogía con un vector, entonces un vector se puede descomponer en dos vectores uno en sentido horizontal (X) y otro en sentido Vertical (Y)

Si tomamos la Representación que habíamos hecho antes, del vector:  60N, 45°, S-E ;  en el Plano Cartesiano se percibirá, en color naranja la ABSCISA, que se puede trasladar hasta el eje X, y en color verde la ORDENADA,  de esta manera hemos realizado la descomposición gráfica de un Vector.

Cada uno de estos vectores recibe el nombre de Componentes, la componente ABSCISA  y  la componente ORDENADA .

Tu PROFE JULIO

Tomado de: Ministerio de desarrollo social y caricatura de DaniGore

TRABAJOS ADICIONALES DE MEJORAMIENTO DEL PRIMER SEMESTRE

Realiza los  siguientes trabajos según la competencia realizada :

1. LA INDAGACIÓN: Si tu cuaderno falta de investigación y ya lo has presentado antes te recomiendo que aumentes la indagación y mejores la toma de información, los derechos de autor y las imágenes. Si por el contrario nunca has presentado tu cuaderno, espero un trabajo mínimo de 50 hojas de indagación, en los temas que tu quieras.
2. LA LECTURA DEL TEXTO GUÍA O LIBRO: Todos  deben leer y subrayar las ideas principales  hasta la página 49.
3. MAPAS CONCEPTUALES: Se espera que para el regreso de vacaciones de mitad de año tengas elaborado el mapa general sobre los temas vistos hasta el momento en Cmaptools e impreso.
4. EVALUACIONES: Al regreso realizaremos evaluaciones recuperatorias de los temas anteriores, para ello te recomiendo elaborar los siguientes talleres, repasar y entregarlo al momento de la evaluación…son puntos adicionales que podrían ayudarte:

En este taller calcula, perímetro, área, centro de gravedad, volumen (multiplicando el área total por 10 cm, tal como lo hicimos en el examen), escoge la densidad de algún material de la tabla periódica, calcula masa y por último el peso.

taller de Recuperación de áreas compuestas

5. TRABAJO DE PROYECTO: El trabajo de proyecto es la nota mas importante y debes hacer tu trabajo individual y presentar una carpeta con los siguientes trabajos:

1. Descargar e imprimir el siguiente texto:( 9 páginas)
   1. EL AULA VIRTUAL: UN ESPACIO ABIERTO PARA LA PARTICIPACIÓN DE LOS PROFESORES EN PROYECTOS COLABORATIVOS
2. LEER, SUBRAYAR LAS IDEAS PRINCIPALES Y ELABORAR EL MAPA CONCEPTUAL DEL TEXTO ANTERIOR.
3. Sacar CONCLUSIONES del anterior texto en cuanto a su trabajo y responsabilidad. (1 página)
4. Descargar e imprimir el siguiente texto: (9 páginas)
   1. LOS ELEMENTOS DE UNA PROPUESTA DE INVESTIGACIÓN
5. LEER Y SUBRAYAR LAS IDEAS PRINCIPALES DEL ANTERIOR TEXTO.
6. Elaborar un Cuadro donde se definan: LA IDEA DE TRABAJO PARA SU PROYECTO, LOS CAMPOS DE INTERÉS O DISCIPLINAS que intervienen en su PROYECTO, EL ÁREA TEMÁTICA DE SU PROYECTO y PROPUESTA DE PREGUNTA AL PROBLEMA DE TRABAJO DE SU PROYECTO. (1 página)
7. Descargue e imprima 10 TEXTOS que tengan que ver con su proyecto (LOS TEXTOS DEBEN TENER MÍNIMO 5 PÁGINAS) LÉALOS Y SUBRAYE LAS IDEAS PRINCIPALES. con estos textos elabora tu ensayo
8. Descargue e imprima los siguientes textos:
   1. GUIA APA PARA LA REDACCIÓN DE LOS TRABAJOS SEXTA EDICIÓN
   2. PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN BÁSICO
9. LEA LOS ANTERIORES TEXTOS, SUBRAYA IDEAS PRINCIPALES ( total 38 páginas)

EN OTRA CARPETA:

10. ELABORE UN ENSAYO SOBRE UNA TEMÁTICA QUE LE LLAME LA ATENCIÓN.

EN EL CONTENIDO SE DEBEN APRECIAR:  LOS ANTECEDENTES, LA JUSTIFICACIÓN, EL PROBLEMA, LOS OBJETIVOS Y LA HIPÓTESIS DE SU PROYECTO. ( 5 PÁGINAS MÁXIMO). En la columna a mano derecha podrás ver algunos ensayos publicados por tu profesor, o puedes ir a la PLATAFORMA DE TRABAJO y consultar algunos ejemplos mas.

Cumple con todos los trabajos y habrás recuperado el primer semestre de física. Te recomiendo que no dejes pasar esta oportunidad.

Atte

TPJ

PITÁGORAS Y LOS VECTORES

Como bien sabemos después de encontrar un  Triángulo Rectángulo, existe la posibilidad de aplicar el Teorema de Pitágoras , (¡Aún hoy se aplican las teorías de este filósofo!). Es decir que si conocemos el valor de dos lados de un triángulo rectángulo podemos hallar el otro lado, aplicando el teorema de Pitágoras: “La suma de los cuadrados de las longitudes de los catetos de un triángulo rectángulo es igual al cuadrado de la longitud de la hipotenusa” Gráficamente podemos ver la relación anterior en el triángulo rectángulo de la siguiente figura:

Los lados se pueden calcular mediante el despeje de la anterior ecuación: EJEMPLO:

Tu PROFE JULIO

LAS RAZONES TRIGONOMÉTRICAS Y LOS VECTORES

Lentamente nos vamos dando cuenta que existen muchas formas de calcular las componentes de un vector, en el caso anterior debemos conocer dos lados para hallar el otro. Pero ¿Qué haríamos si solo conocemos un lado y el ángulo (dirección) del vector?¿Podríamos hallar los otros lados? ..o ¿Podemos hallar la dirección de un vector conociendo sus lados? Para solucionar este problema varios destacados matemáticos…… se unieron y hallaron las razones trigonométricas , estas son las tres básicas: Los  valores , sinθ, cosθ y tanθ , se obtienen conociendo el valor del ángulo θ (dirección del vector) y calculándolos mediante una calculadora científica. Por ejemplo:  sin 45° = 0.707 ,  cos 67°= 0.390  y tan 34°= 0.674. Gráficamente aplicando  las razones trigonométricas básicas a un triángulo rectángulo como el de Pitágoras, tendríamos la figura: Si establecemos una relación entre la descomposición vectorial y este triángulo, nos encontramos con que un vector además de descomponerse en dos vectores, el valor de estos puede ser calculado mediante razones trigonométricas o mediante el teorema de Pitágoras: Por analogía la hipotenusa representa la magnitud del vector, y sus catetos (ordenada y abscisa) a cada uno de los vectores en que se descompone el vector. Miremos un ejemplo para comprender mejor esta idea: En el centro de Bogotá para  ir del punto A al B tenemos dos opciones:

1. Tomando la transversal 13
2. Podemos ir de A hasta C por la calle 7 y luego tomar de C hasta B por la Carrera 14.

Si el ángulo entre la Transversal 13 y la carrera 14 es de 30 grados y la transversal mide 50 metros ¿Qué distancia recorrería si tomo la segunda opción?

PRIMER PASO: Tomo los datos y los adapto a un triángulo rectángulo SEGUNDO PASO: Escribe las ecuaciones y hallar las componentes: TERCER PASO: Para dar solución al problema basta con sumar las componentes, esto quiere decir que si tomo la segunda opción tendría que caminar 68.3 metros. Miremos además que: Cumple con el teorema de Pitágoras.

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SUMATORIA DE VECTORES

En física una de las operaciones más utilizadas en ESTATICA y DINAMICA es la suma de los vectores, éstos pueden sumarse por varios métodos, yo les enseñaré dos:

1. MÉTODO DEL POLÍGONO

Es un método Gráfico y consiste en posicionar los vectores uno a continuación de otro, siendo el resultado de dicha suma un vector que parte del origen del primero hasta el final del último.  Emplearemos una escala de 1cm = 2 N Sumemos los vectores: Tomamos las medidas directamente del papel milimetrado:

2. MÉTODO DE COMPONENTES TRIGONOMÉTRICAS

Es un método matemático de representación gráfica de resultados, en el cual los vectores se descomponen en sus componentes trigonométricas sobre los ejes X y Y, luego se hacen sumatorias de componentes en ambas direcciones y con las resultantes de dichas sumatorias se reconstruye el vector Respuesta. Apliquemos este método a los vectores  del ejemplo anterior. Como se observa en la gráfica, las componentes en el eje x de ambos vectores son positivas, la sumatoria sería: Mientras que las componentes de los vectores en el eje y son contrarias, la del vector B es positiva y la del vector A es negativa, la sumatoria sería: Estos Resultados se pueden graficar en el plano cartesiano: Como se aprecia Vx, Vy son las componentes del vector resultante, eso quiere decir que son los dos lados del triángulo de Pitágoras, por lo tanto: De acuerdo a lo anterior R=7.47, luego de aplicar la raíz cuadrada. El ángulo lo obtenemos de: La respuesta en este método sería:

TRABAJO 2 : SOBRE VECTORES

Como Trabajo de este tema tienes que realizar el Taller de

DESCOMPOSICIÓN DE VECTORES,

Lectura recomendada 2:

ESTÁTICA Y DINÁMICA relación en equilibrio

TALLER 1

inicialmente debes descargar, leer y realizar el taller desde tu computador, este es el enlace:

TALLER DE VECTORES

Después de hacer el taller debes leer las indicaciones para subirlo:

GUIA PARA EL INGRESO A 9fisicolaya

Una vez hecho lo anterior ahora si puedes acceder al sitio y subirlo:

9fisicolaya.gnomio.com

ESTÁTICA

CASO 1  CUERPO QUE REPOSA SOBRE UNA SUPERFICIE HORIZONTAL Y SE LE APLICA UNA FUERZA HORIZONTAL

(En este ejemplo: La caja pesa 30 Kg, el coeficiente de fricción es de 0,3  ¿Cuál es la fuerza aplicada máxima?) PASO 1 : COLOCAMOS TODAS LAS FUERZAS, Recordando que ante una ACCIÓN existe una REACCIÓN (Tercer ley de Newton) . La caja PESA (W), el suelo reacciona con la NORMAL (N), la FUERZA (F) empuja la caja, y el piso se opone al movimiento con la FUERZA DE ROZAMIENTO (Fr). PASO 2: HACEMOS SUMATORIAS DE FUERZAS IGUALES A CERO (ESTÁTICA) PARA CADA EJE CARTESIANO. PASO 3 : SUSTITUIMOS DATOS .Con estas ecuaciones y los datos del problema hacemos una sustitución inicial La fuerza máxima que se puede aplicar para que la caja se quede quieta es de 90 N, si por algún motivo aplico 90,1 N la caja comenzará a moverse lentamente y en la medida que aumenta esta fuerza se moverá más rápido.

Tu PROFE JULIO

CASO 2  CUERPO QUE REPOSA SOBRE UNA SUPERFICIE HORIZONTAL Y SE LE APLICA UNA FUERZA INCLINADA

(En este ejemplo: La caja pesa 30 Kg, el coeficiente de fricción es de 0,3  ¿Cuál es la fuerza aplicada máxima en esta condición?) PASO 1 : COLOCAMOS TODAS LAS FUERZAS, Recordando que ante una ACCIÓN existe una REACCIÓN (Tercer ley de Newton) . La caja PESA (W), el suelo reacciona con la NORMAL (N), la FUERZA (F) empuja la caja y se descompone según triángulo pitagórico en una fuerza vertical (Fy) que contribuye al peso y una fuerza horizontal (Fx) que genera en  el piso  una fuerza que se opone al movimiento : la FUERZA DE ROZAMIENTO (Fr). PASO 2: HACEMOS SUMATORIAS DE FUERZAS IGUALES A CERO (ESTÁTICA) PARA CADA EJE CARTESIANO. PASO 3 : SUSTITUIMOS DATOS .Con estas ecuaciones y los datos del problema hacemos una sustitución inicial Debemos recordar que Fx , Fy son componentes trigonométricas es decir: Tenemos dos ecuaciones con dos incógnitas, podemos aplicar cualquier método de resolución (reducción, determinantes, igualación, sustitución o gráfico), emplearemos sustitución en este caso: La fuerza máxima que se puede aplicar para que la caja se quede quieta es de 371.9 N. El aumento de la fuerza aplicada es enorme, debido a que  gran parte de esta fuerza la está asumiendo el piso (en otras palabras ese empuje hacia abajo aumenta el peso de la caja): De todas formas si por algún motivo aplico  372 N la caja comenzará a moverse lentamente y en la medida que aumenta esta fuerza se moverá más rápido.

TU PROFE JULIO

CASO  3  CUERPO QUE REPOSA SOBRE UNA SUPERFICIE HORIZONTAL INCLINADA  Y SE LE APLICA UNA FUERZA EN DIRECCIÓN DEL PLANO

(En este ejemplo: La caja pesa 30 Kg, el coeficiente de fricción es de 0,3  ¿Cuál es la fuerza aplicada máxima en esta condición?) PASO 1 : COLOCAMOS TODAS LAS FUERZAS, Recordando que ante una ACCIÓN existe una REACCIÓN (Tercer ley de Newton) . La caja PESA y en este caso se descompone según triángulo pitagórico en una fuerza vertical (Wy) ante la cual  el suelo reacciona con la NORMAL (N), y una fuerza horizontal (Wx) , el empuje de la fuerza aplicada (F) ante la cual,  la fuerza de Fricción (Fr) reacciona. PASO 2: HACEMOS SUMATORIAS DE FUERZAS IGUALES A CERO (ESTÁTICA) PARA CADA EJE CARTESIANO. PASO 3 : SUSTITUIMOS DATOS .Con estas ecuaciones y los datos del problema hacemos una sustitución inicial Tenemos dos ecuaciones con dos incógnitas, podemos aplicar cualquier método de resolución (reducción, determinantes, igualación, sustitución o gráfico), emplearemos sustitución en este caso: La fuerza máxima que se puede aplicar para que la caja se quede quieta es de 227.4N. La disminución de la fuerza aplicada es relativa debido a que  gran parte del peso de la caja se reparte entre el piso y una fuerza en dirección contraria al movimiento (este empuje hacia abajo aumenta la fuerza de empuje que debe aplicar) Interesante sería si yo empujara en la misma dirección de esta componente del peso (Wx), mi fuerza de empuje disminuiría enormemente, es más la caja hasta podría bajar sola por su propio peso.

Espero les sirva

ATTE TU PROFE JULIO ESTUPIÑAN

Tomado de: hábitos.mx y caricatura de Alecus

TALLER 2

Como práctica LOS ESTUDIANTES DE 10 DEL ENRIQUE OLAYA realicen el primer punto del TALLER DE MECANISMOS 1  no olviden los pasos:

1. GRÁFICO Y DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE donde se colocan Tensiones en las cuerdas

2. SEPARAR MECANISMOS  dividiendo cada cuerda y dibujando cada uno de ellos por separado

3. SUMATORIAS DE FUERZAS

4.  SOLUCIÓN POR MÉTODOS ALGEBRAICOS es decir la parte matemática.

Tu profe JULIO ESTUPIÑAN

PROYECTO DE APLICACIÓN 

En una estructura, muchas fuerzas actúan simultáneamente ; es decir, muchos vectores se presentan sobre el mismo objeto y situación problema. Veremos inicialmente  modelos de los casos que usualmente se presentan y luego abstraemos acerca de una situación real, aplicada a nuestro prototipo de vivienda DOMÓTICA SUSTENTABLE que desarrolle nuestro espacio futuro de trabajo en la carrera que queremos desempeñar en un futuro:

¿Cómo trabajan los vectores en el diseño de las estructuras?

ACTIVIDAD CONSTRUCTIVA

PROYECTO MAQUETA DE ESTRUCTURAS EN CONSTRUCCIÓN PARA UN ESPACIO DE TRABAJO DOMÓTICO Y ECO-SUSTENTABLE

Primero observemos la presentación:

Elaborando el proyecto de ciencias

Luego debes ingresar al siguiente enlace para iniciar tu trabajo:

https://investigacionescolardocentes.moodlecloud.com/login/index.php

Para lograr estos objetivos te recomiendo leer:

INVESTIGANDO ACERCA DE LA VIVIENDA DOMÓTICA Y  LAS CASAS ECO-SUSTENTABLES

Una de las notas importantes de este periodo consiste en hacer una INVESTIGACIÓN, redactada como un ensayo y presentada con las normas APA, el tema:  LA VIVIENDA DOMÓTICA SUSTENTABLE.

Te quedarás pensando en esa palabra domótica? Pues aquí te aclaro desde mi punto de vista algunos aspectos. El fin de la tecnología en la humanidad es lograr el progreso de la humanidad facilitando y mejorando las condiciones de vida, sin embargo si tu observas en el mundo real en la mayoría de ocasiones la tecnología es manipulada por el trasfondo político- económico de los países; es decir pierde la bioética que debería ser parte fundamental de su estructura. Debido a lo anterior se construye tecnología sin pensar en los recursos, se desarrolla el bienestar de la humanidad sin pensar en el ecosistema…y ahí es donde vamos con los grandes problemas de la contaminación, etc.

Parte del objetivo de la educación es enseñarnos lo que debería ser, para que con tu mente abierta puedas comprender estas situaciones y no hagas parte del grupo que agrava la situación, consumiendo tecnología sin mirar las consecuencias con nuestro entorno.

¿Porque una vivienda SUSTENTABLE?  Porque necesitamos hacernos parte de la tecnología que el mismo entorno nos brinda, porque necesitamos integrarnos con el ambiente y volver a nuestras raíces humanas, Porque debemos hacer todo lo posible por disminuir la contaminación y aprovechar las energías limpias, etc; ya tu encontrarás más razones!

¿Porque una vivienda DOMÓTICA? Porque podemos tener un desarrollo tecnológico que favorezca el crecimiento del espíritu científico y racional.

¿Porque DOMÓTICA SUSTENTABLE? Porque la ciencia y el desarrollo no implican destrucción de los recursos como se nos ha enseñado hasta ahora. Todo está en saber apreciar lo que existe y ponerlo de la manera más adecuada al servicio de la humanidad consciente de su papel en el entorno ambiental que lo rodea.

VIVIENDA  DOMÓTICA

Es la integración de las nuevas tecnologías al diseño de los espacios en los que con el objetivo de lograr funcionalidad y optimización. Desde este objetivo podemos entonces hablar de DOS de todos los aspectos que comprende esta área del conocimiento:

VIVIENDA  DIGITAL

Que busca integrar mediante las redes de comunicaciones elementos de la vivienda. (habitaciones comunicadas por banda ancha)

VIVIENDA INTELIGENTE

Que  incorpora conductas similares a los humanos, manipulan temporizadores, sensores y computadores que les permite mediante una programación adecuada tomar decisiones.

TE OFREZCO ALGUNAS IMÁGENES QUE PUEDEN AMPLIAR TU VISIÓN AL RESPECTO:

tomado de: http://www.ramonmillan.com

tomado de : http://www.casadomo.com

tomado de : aicointegracion.wordpress.com

TPJ

VIVIENDA SUSTENTABLE y SOSTENIBLE

Se concibe como la casa donde el aprovechamiento de la energía es el máximo posible de acuerdo a sus condiciones de entorno, integrando elementos de posición geográfica, viento, temperatura, plantas, reciclaje, recuperación y reutilización de residuos, energías limpias, etc.

MIREMOS ALGUNAS PROPUESTAS:

tomado de: http://www.arquimaster.com.ar

tomado de: http://www.fraccionamientolagenerosa.com

tomado de: tallerdelecturayredaccion254sandoval.blogspot.com

tomado de: http://www.flirk.com

EN CUANTO AL DISEÑO DEPENDE DE LA CREATIVIDAD:

tomado de: http://www.construccion-y-reformas.vilssa.com

tomado de: http://www.arqred.mx

tomado de: http://www.redxm2.com

tomado de : magementyestrategia.bolgspot.com

Ahora que estás entusiasmado con la idea de tu proyecto, debemos integrar el conocimiento al mismo y hacer el análisis de algunas lecturas que pueden abrir tu mente a nuevas ideas para tu PROPUESTA DE PROYECTO:

«OBJETOS DE LA NATURALEZA:FUERZAS FÍSICAS EXISTENTES EN LAS PLANTAS«

DisenoBioclimatico

informe-sobre-terrazas-verdes

materiales aislantes naturales

robot en agricultura

Si encuentras material que puede ser de utilidad para tus compañeros, hazlo llegar a nuestro correo 9fisicaolaya@gmail.com

Teniendo en cuenta los elementos dados en clase sobre el cálculo de Celosías, columnas y anclajes, realiza la maqueta solicitada.

Lectura Recomendada 3

Una buena lectura es LOS PUENTES METÁLICOS donde se expresan condiciones de construcción.

MANUAL DE TRABAJO PARA DISEÑAR UNA CELOSÍA PARA LA MAQUETA (Cálculos básicos de las vigas y las columnas)

observa ejemplos de AÑOS ANTERIORES:

OBSERVA ALGUNAS IDEAS PROPUESTAS POR LOS ESTUDIANTES EN AÑOS ANTERIORES.

EL PROYECTO DE APLICACIÓN: METODOLOGÍA 

Durante el semestre algunos de ustedes lograron avanzar en la construcción de su propuesta de proyecto. Es la hora de convertir esa propuesta, en un PROYECTO con su correspondiente PROTOTIPO.

Los proyectos se deben escribir con la norma APA : GUIA APA PARA LA REDACCIÓN DE LOS TRABAJOS SEXTA EDICIÓN

Para esto seguiremos los siguientes pasos:

PROYECTOS EN GRUPO

Algunos proyectos se conservan en Grupo, estos deben presentar en una carpeta:

1. CARACTERIZACIÓN DEL GRUPO DE TRABAJO:
   1. Texto leído y subrayado : EL TRABAJO EN EQUIPO Y SU OPERATIVIDAD
   2. Conclusiones grupales e individuales
   3. Cuadro de distribución de deberes
2. INDAGACIÓN PREVIA:
   1. Texto leído y subrayado:EL TEMA DE INVESTIGACIÓN Y EL ÁREA TEMÁTICA
   2. Propuestas de cada miembro del grupo en el cuadro formal de propuestas
3. BASE DE DATOS DE INFORMACIÓN:
   1. Clave de MENDELEY con libros leídos y subrayados.
   2. Cuadro excel de Base de Datos: BASE DE DATOS ANTECEDENTES (2)
4. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA: Recuerden que el problema se debe resolver con la elaboración de un prototipo que emplee CELOSÍAS en su construcción y ESTÁTICA O DINÁMICA en sus cálculos.
5. METODOLOGÍA:
   1. 1. 1. Método de trabajo
         2. Diseño de prototipo
         3. Cálculo del prototipo
            1. Cálculo matemático y físico: CELOSÍAS, ESTÁTICA Y DINÁMICA.
            2. Cálculo de costos
         4. Ejecución y elaboración del prototipo (evidencias fotográficas paso a paso de la elaboración)
         5. Cronograma de trabajo
         6. Prueba del prototipo
         7. Encuestas de opinión
6. ANÁLISIS Y CONCLUSIONES

PROYECTOS INDIVIDUALES

En una carpeta individualmente deben presentar:

1. INDAGACIÓN PREVIA:
   1. Texto leído y subrayado:EL TEMA DE INVESTIGACIÓN Y EL ÁREA TEMÁTICA
   2. Propuestas  en el cuadro formal de propuestas
2. BASE DE DATOS DE INFORMACIÓN:
   1. Clave de MENDELEY con libros leídos y subrayados.
   2. Cuadro excel de Base de Datos: BASE DE DATOS ANTECEDENTES (2)
3. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA: Recuerden que el problema se debe resolver con la elaboración de un prototipo que emplee CELOSÍAS en su construcción y ESTÁTICA O DINÁMICA en sus cálculos.
4. METODOLOGÍA:
   1. 1. 1. Método de trabajo
         2. Diseño de prototipo
         3. Cálculo del prototipo
            1. Cálculo matemático y físico: CELOSÍAS, ESTÁTICA Y DINÁMICA.
            2. Cálculo de costos
         4. Ejecución y elaboración del prototipo (evidencias fotográficas paso a paso de la elaboración)
         5. Cronograma de Trabajo
         6. Prueba del prototipo
         7. Encuestas de opinión
5. ANÁLISIS Y CONCLUSIONES

NOTA: CUALQUIER DUDA ESCRIBIR AL CORREO:  9fisicaolaya@gmail.com

FECHAS ENTREGA PROYECTO DE APLICACIÓN 

Cada grupo debe enviar al correo 9fisicaolaya@gmail.com la propuesta del trabajo tal como se indica en la presentación inicial: Elaborando el proyecto de ciencias.

Recuerde enviar el PLANO EN SWEET HOME 3D con las explicaciones necesarias. Y el desarrollo del proyecto escrito según la norma APA.

Los estudiantes del grado décimo del colegio Enrique Olaya Herrera I.E.D. y deben además de mandarla al correo anterior.

Cada grupo debe enviar al correo 9fisicaolaya@gmail.com una foto donde se evidencie el avance de su maqueta.

ENTREGA  Y EXPOSICIÓN DE MAQUETAS EN LA SEMANA

CINEMÁTICA

TODO se encuentra en movimiento… ¿Tiene nuestra propuesta de diseño… movimiento incorporado?

En el caso que nuestra vivienda inteligente, nos abra las puertas automáticamente por ejemplo; …. debemos diseñar estos mecanismos que se mueven, veamos que se hace necesario para dotar de mecanismos de movimiento a nuestro proyecto:

CONCEPTOS PREVIOS

Para reconocer y comprender el concepto de movimiento hay otros elementos  que debemos repasar:

TIEMPO-ESPACIO

Estos dos conceptos están íntimamente relacionados a al punto que se puede decir que el uno no existe sin el otro. Si hablamos del tiempo históricamente este ha tenido una gran evolución:

ESTRUCTURAS DISEÑADAS PARA EL MOVIMIENTO:

¿Puedo conocer la velocidad mediante la trayectoria del movimiento de un objeto?

Para evitar confusiones en esta guía debemos aclarar una diferencia fundamental entre TRAYECTORIA  y DESPLAZAMIENTO. Yo puedo hacer una infinidad de trayectorias entre dos puntos, pero solo desplazarme un espacio corto. De acuerdo a los anteriores conceptos podemos clasificar los principales movimientos de la CINEMÁTICA:

Recuerda que dependiendo de la forma de movimiento que tenga el objeto, así mismo varía su análisis.

¿COMO SE MUEVE LA NATURALEZA?

TPJ

Atte TPJ

Movimiento Lineal con Velocidad Constante (MUC)

A pesar de que en el mundo real es difícil reproducir una condición de movimiento constante a la perfección, a veces quisiéramos que algunos mecanismos se comportan de manera constante; por ejemplo en una línea de producción quisiéramos que la máquina que tapa las botellas lo hiciera exactamente cuando la botella se coloca en la posición adecuada, para lo cual debemos garantizar que las botellas se encuentren separadas por igual y viajen a una velocidad constante para que ninguna se adelante ni se atrase. Este movimiento también es llamado MOVIMIENTO UNIFORMEMENTE CONTINUO (M.U.C.) La relación que regula dicho movimiento es:

Este concepto de velocidad debe ser diferenciado del concepto de velocidad promedio el cual representa la velocidad a la que debió viajar un vehículo a pesar de cambios  de velocidad en su recorrido o trayectoria; en otras palabras  es la velocidad medida en el  desplazamiento lineal que hubiese realizado el vehículo entre los puntos de partida y de llegada. Entonces mantener una velocidad constante es diferente a tener una velocidad promedio. La velocidad promedio se simboliza así: El ejemplo 1 ilustra este primer caso. Este tema es sencillo, cierto !: TPJ

Movimiento Lineal Horizontal Uniformemente Acelerado (MUA)

Esta es la condición real de la mayoría de los movimientos que se caracterizan por atrasarse o adelantarse en la unidad de tiempo, los medios de transporte y todo objeto que posee una masa se ve afectado por  su peso, por la fricción y otros factores que no permiten un movimiento constante, ni perfecto. El cuerpo experimenta variaciones  iguales en su velocidad durante tiempos iguales. Este movimiento también es llamado MOVIMIENTO UNIFORMEMENTE ACELERADO (M.U.A.) Las relaciones que regulan dicho movimiento son: De acuerdo con el problema y los datos que se tienen se selecciona la ecuación a emplear, como se ve en el ejemplo 2:

Trata de tener en cuenta las recomendaciones.

TPJ

 TALLER  3 CINEMÁTICA M.U.A.

Descarga el siguiente taller de este tema específico GUIA DE CINEMATICA M.U.A.

En caso de no haber entregado a tiempo tu trabajo, debes  anexar a la anterior esta  GUIA RECUPERATORIA DE CINEMATICA M.U.A.

Movimiento lineal vertical uniformemente acelerado: caída o subida libre.

veamos la aplicación en los ejemplos  5  y 6 :

Tomado de: hábitos.mx y caricatura de Pacocat

TALLER 4  DE MOVIMIENTO ACELERADO

Guía inicial de Repaso de  movimiento acelerado lineal : TALLER CINEMÁTICA 10

Guía de movimiento vertical GUIA DE CINEMÁTICA MOVIMIENTO VERTICAL

Guía de movimiento parabólico TALLER 2 CINEMÁTICA 10

TPJ

Movimiento no lineal de carácter CIRCULAR

ATTE TPJ

TALLER 5

ESTE ES EL TRABAJO DE RECUPERACIÓN DE TALLERES DE CINEMÁTICA

TALLER DE LOS 20 EJERCICIOS DE CINEMÁTICA

TALLER RECUPERATORIO CINEMÁTICA COLEGIO EOH PERIODO 3

Gráficas en CINEMÁTICA

El espacio, la velocidad y la aceleración tienen como principal relación ser unidades derivadas una de la otra, esto quiere decir  que para hallar la velocidad necesito conocer el espacio y para hallar la aceleración necesito hallar la velocidad. Esta cadena de datos también se visualiza gráficamente: DIAGRAMA VELOCIDAD – TIEMPO DIAGRAMA ACELERACIÓN – TIEMPO Este diagrama solo se observa en el movimiento uniformemente acelerado: El uso de gráficas para calcular datos es muy empleado en el cálculo cinemático, veamos mediante un ejemplo como se hace.

La  gráfica de VELOCIDAD – TIEMPO  entonces quedaría así: Conociendo el área de los triángulos y del rectángulo sabemos cuánto incrementar en la gráfica ESPACIO TIEMPO, teniendo en cuenta que una velocidad variable significa una curva parabólica, entonces:

Aplicaciones Gráficas

TALLER 6 DE CINEMÁTICA 

Bien una vez comprendidos los temas de cinemática probaremos con algunos ejercicios, descarga, imprime, realízalos y preséntalos:

TALLER DE CINEMÁTICA 1

Con los conocimientos claros acerca del movimiento de los cuerpos ya podemos pensar en el movimiento de las fuerzas.

TPJ

DINÁMICA

EL MOVIMIENTO EN UN PLANO : SUMATORIA DE FUERZAS IGUAL A MASA POR ACELERACIÓN Esta frase caracteriza todo movimiento sujeto a la acción de fuerzas externas, si ya habíamos logrado que dicha sumatoria nos diera cero movimiento en estática, ahora queremos que ocasione un movimiento a favor o en contra de las fuerzas. Miremos el CASO 1: CASO 1  CUERPO QUE REPOSA SOBRE UNA SUPERFICIE HORIZONTAL Y SE LE APLICA UNA FUERZA HORIZONTAL (En este ejemplo: La caja pesa 30 Kg, el coeficiente de fricción es de 0,3  ¿Cuál es la fuerza aplicada máxima si deseo que la caja se mueva?) PASO 1 : COLOCAMOS TODAS LAS FUERZAS, Recordando que ante una ACCIÓN existe una REACCIÓN (Tercer ley de Newton) . La caja PESA (W), el suelo reacciona con la NORMAL (N), la FUERZA (F) empuja la caja, y el piso se opone al movimiento con la FUERZA DE ROZAMIENTO (Fr). PASO 2: HACEMOS LA  SUMATORIA DE FUERZAS IGUALES A MASA POR ACELERACIÓN  (DINÁMICA) PARA  EL EJE X (dirección en que deseamos el movimiento) PASO 3 : SUSTITUIMOS DATOS .Con estas ecuaciones y los datos del problema hacemos una sustitución inicial En el caso anterior (ESTÁTICA) La fuerza máxima que se puede aplicar para que la caja se quede quieta es de 90 N, si por algún motivo aplico 90,1 N la caja comenzará a moverse lentamente y en la medida que aumenta esta fuerza se moverá más rápido. En este caso (DINÁMICA) observamos como el incremento de fuerza para este ejemplo está en 30 veces la aceleración que deseamos que tenga el movimiento. Nos preguntamos entonces  qué aceleración trabajaremos? Ese criterio depende de nuestros conocimientos en CINEMÁTICA. Recordemos que si el movimiento es lineal en un PLANO HORIZONTAL, la cinemática nos entrega tres ecuaciones que rigen el movimiento uniformemente acelerado: En nuestro ejemplo si deseamos arrastrar la caja un espacio de 5 metros, partiendo del reposo y que la caja llegue al final de su recorrido con una velocidad de 0.2 m/s; entonces nuestra aceleración sería: Sería un movimiento Lento. Si aumentamos la velocidad a medio metro por segundo, es decir 0.5m/s; obtendremos una aceleración de 0.025 m/s²  y la fuerza a aplicar sería de 90.75 N. ¡Lógico!  A más fuerza, más velocidad!.

TU PROFE JULIO ESTUPIÑAN

MECANISMOS ESTÁTICOS O DINÁMICOS

Una aplicación que unifica los criterios anteriores son los mecanismos donde variadas máquinas simples se pueden integrar para lograr un solo fin: el EQUILIBRIO ESTÁTICO o EL MOVIMIENTO.

TRABAJANDO SOBRE EL DIAGRAMA DEL CUERPO LIBRE

Todo mecanismo por complejo que parezca tiene solución, y esa solución reviste de los siguientes pasos a seguir, veamos mediante un ejemplo la solución: Calcular la Fuerza máxima a aplicar para que el mecanismo permanezca quieto, si el bloque tiene 4 kg  y el coeficiente de fricción es 0.5: 1 PASO: DIAGRAMA DEL CUERPO LIBRE O DIAGRAMA DE FUERZAS, se colocan todos los vectores ACCIONES Y REACCIONES POSIBLES EN EL MECANISMO. 2 PASO SEPARAMOS LOS MECANISMOS, en las tensiones de las cuerdas hacemos cortes y encontramos dos mecanismos para este caso: 3 PASO SUMATORIAS DE CADA MECANISMO Mecanismo 1 Mecanismo 2 Ecuaciones generales adicionales: Con estas ecuaciones podemos seguir al siguiente paso. 4 SOLUCIÓN MEDIANTE MÉTODOS ALGEBRAICOS: Esta ecuación es la solución al mecanismo, ahora reemplacemos los datos.

¿PODEMOS CALCULAR EL MOVIMIENTO DE NUESTROS MÚSCULOS Y HUESOS?

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Lecturas recomendadas 3

Recordando que nuestro mundo en movimiento y las aplicaciones que abordamos desde la física y la ciencia no pueden separarse del reconocimiento de nuestro entorno. Te recomendamos estas lecturas que tienen que ver con temas de aplicación  al diseño del proyecto que hemos laborado durante todo este año:

INTRODUCCIÓN A LA BIOMIMESIS

BIOMIMESIS LA CIENCIA QUE IMITA LA VIDA

BIOMIMESIS EL FUTURO IMITA LA NATURALEZA

BIOMIMESIS Y SUSTENTABILIDAD

ARQUITECTURA Y BIOMIMESIS

Recuerda siempre estar haciendo la analogía entre los temas vistos y la naturaleza que te rodea y del interior de tu cuerpo.

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Complementando nuestro proyecto con algunos elementos de la electrónica y la electricidad.

Mira la siguiente lista, algunos elementos pueden ser necesarios para el trabajo de nuestro proyecto domótico:

Mayor información la puedes encontrar en 11 en la clase. (PRIMER SEMESTRE)

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HIDROSTÁTICA E HIDRODINÁMICA

Durante el recorrido de este año escolar ya podemos tener algunos principios básicos de la física de los cuerpos sólidos, ahora complementamos este conocimiento con el mundo de los fluidos: LÍQUIDOS Y GASES.

APLICANDO EL PRINCIPIO DE PASCAL

Aquí hay algunas fotos de los trabajos de aplicación presentados :

CLASE TRABAJANDO!

Este grupo de estudiantes si ha trabajado en la clase, teóricamente y experimentalmente:

       

       

 Para llegar a este punto se hizo un recorrido que comienza aquí:

ESCALA CELSIUS O CENTÍGRADA, es una escala basada en 100 divisiones donde la temperatura de fusión del agua es de 0°C y la de ebullición es de  100°C. ESCALA FAHRENHEIT, escala donde el agua se fusiona e 32°F y ebulle  a 212°F. Se usa generalmente en países de habla inglesa. ESCALA KELVIN O ABSOLUTA, su valor cero 0°K coincide con el CERO ABSOLUTO (-273°C). El cero de esta escala equivale también a -460°F, y el agua se vaporiza o ebulle a 373°K. Además de estas escalas existieron otras que por el desuso fueron desapareciendo como la ESCALA RÉAUMUR, ESCALA NEWTON y la ESCALA RANKINE entre otras.

Existen unas reglas que a través de ecuaciones permiten transformar un tipo de grado de temperatura en otro, tales valores se aprecian en la tabla siguiente y un ejemplo de estas transformaciones aparece en la columna a la derecha.

EL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO

Es necesario pues que ante las altas temperaturas que se desarrollan dentro de un cilindro, exista un mecanismo que permita la recuperación térmica de las piezas que entran en contacto con el calor que produce la combustión.

TALLER   7 DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO

te invito a leer este documento ( REALIZA UN RESUMEN EN TU CUADERNO):

El calor que se genera en la explosión de combustible se transfiere a cada pieza del motor, en un fenómeno físico llamado CONDUCTIVIDAD TÉRMICA , calentando demasiado el motor y destruyendo si no lo  ENFRIAMOS , las uniones plásticas, sellantes, juntas y demás elementos que no soportan tales temperaturas. Sin embargo además de esta situación, las piezas metálicas por acción del calor presentan otro fenómeno físico : LA DILATACIÓN , es decir se expanden y aumentan su tamaño, quedando tan apretadas que podría ser imposible su movimiento. Estos son solo dos consecuencias que debemos atacar con el ENFRIAMIENTO, pero hay muchas más. TPJ

TRANSMISIÓN DEL CALOR

Este fenómeno se puede explicar a partir de dos circunstancias: 1. EL CALOR SE TRANSMITE ENTRE LOS CUERPOS , DESDE EL CUERPO CON MAYOR TEMPERATURA HACIA EL CUERPO CON MENOR TEMPERATURA 2. LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA MIDE LA CAPACIDAD QUE TIENEN LOS CUERPOS DE TRANSMITIR EL CALOR EN LA UNIDAD DE TIEMPO. Debemos entonces reconocer la importancia del calor en este fenómeno y su causa que es la diferencia de temperaturas.

EL CALOR SE TRANSMITE

Cuando se genera la explosión dentro del  motor las temperaturas aumentan enormemente, dentro del pistón se genera un calor que se transmite por todas las piezas del mismo, con mayor velocidad en unas que en otras. ¿Por qué sucede esto? La transmisión del calor está basada en la capacidad que tienen los cuerpos para aumentar su temperatura o CALOR ESPECÍFICO. Este valor depende de las cualidades intrínsecas de la materia  y  se ha calculado experimentalmente para cada substancia (ver  la tabla del calor específico). Si calentamos un Kilo de agua y uno de metal observamos como primero se calienta el metal. ¿Porqué? Primero por la estructura atómica, las uniones moleculares de los metales son más estrechas que la de los fluidos por lo cual transmiten con mayor rapidez la energía. Segundo, las moléculas de los fluidos tienen mayor inercia térmica es decir que requieren mayor cantidad de calor para elevar su temperatura, entonces el Agua tiene mayor calor específico que el metal. En el caso de un motor entre los metales también existen diferencias, la culata que es una fundición metálica de hierro transmite con menor velocidad el calor que los pistones y la camisa del cilindro que están elaboradas en aluminio. Las unidades de medición de calor reciben el nombre de CALORÍAS. De acuerdo a los ejemplos la cantidad de Calor depende del MATERIAL en el cual se trasmite, la Cantidad de materia a calentar y las temperaturas a las cuales necesitamos llevar el objeto. La ecuación que representa numéricamente la cantidad de calor es:

veamos los valores del calor específico en algunas sustancias:

veamos un ejemplo de aplicación: El calor que transmite la combustión de la gasolina es aprovechado en forma de energía inicialmente ocasionando la expansión de los gases dentro del cilindro y transformándose en energía mecánica gracias a la acción del pistón, las bielas y el cigüeñal. Otra parte de esta energía se transfiere en forma de Calor o ENERGÍA TÉRMICA entre las partes del motor y debido a la diferencia de temperatura que existe entre ellas. LA DIRECCIÓN DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR SIEMPRE SE HACE DEL CUERPO DE MAYOR TEMPERATURA, AL CUERPO DE MENOR TEMPERATURA. La transferencia de calor ocurre hasta que ambos cuerpos tienen igual temperatura, esto se llama EQUILIBRIO TÉRMICO. Si nos basamos en un sistema perfecto, en el que la energía no se pierde sino que se transforma, entonces el calor perdido por un cuerpo debe ser igual al calor ganado por el otro cuerpo en contacto térmico. En otras palabras: El calor transferido es el resultado del cambio de Energía térmica interna del objeto desde su energía inicial E1 hasta su energía final E2. Como debemos suponer el Motor no es un sistema perfecto por tanto existen pérdidas de Energía Térmica, esto quiere decir que todo el calor no se utiliza en la expansión de los gases, una gran parte se disipa por las paredes del cilindro, el pistón, la culata y otras piezas, calentando el motor. La anterior es la razón por la cual se requiere de un sistema de enfriamiento en todo motor, pues dicha energía recalentaría el motor dañando algunas partes que no soportan dichas temperaturas. ATTE TPJ

FORMAS DE PROPAGACIÓN DE ENERGÍA

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CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

Entonces ese calor que se disipa por las partes metálicas del motor  dependerá de los materiales en los que estas se fabrican. La ecuación de FOURIER nos permite calcular la velocidad con que el calor recorre las superficies sólidas, mediante la ecuación basada en la siguiente gráfica: La siguiente tabla nos indica los coeficientes de conductividad térmico: Miremos mediante un ejemplo la aplicación de esta ecuación: ¿Qué cantidad de Calor por segundo se transmite por una barra de aluminio de 1cm² de área y 50 cm de largo, si uno de sus extremos se encuentra a 60°C  y el otro a 20°C? ATTE JULIO ESTUPIÑAN

DILATACIÓN TÉRMICA

Las temperaturas en el motor generan cambios físicos en las piezas, por esta razón las uniones entre las mismas deben dejar un juego o espacio de tolerancia en el diseño para que en el proceso de dilatación de los materiales por el calor no se presentes fricciones innecesarias entre ellos que impidan su movilidad. Otro ejemplo se presenta con los rieles del tren que deben dejar una separación calculada entre ellos para que en época de verano al dilatarse alcancen su tamaño adecuado y en épocas de invierno al contraerse no dejen una gran abertura. Existen tres formas de dilatación: Los valores del coeficiente de dilatación térmica se encuentran en la siguiente tabla: veamos un ejemplo de aplicación: ATTE TU PROFE JULIO

PROCESOS TERMODINÁMICOS

Dentro del cilindro del motor la gasolina una vez mezclada en el carburador entra en forma líquida a manera de espray, la presión que genera el pistón  que está subiendo dentro del cilindro reúne la gasolina volatilizada para que desde el distribuidor se dé la orden a la bujía de lanzar una chispa eléctrica que enciende la gasolina produciendo el cambio de líquido a gaseoso, aumentando el volumen y empujando nuevamente el pistón hacia abajo. Suceden entonces procesos de cambios de PRESIÓN, TEMPERATURA, VOLUMEN, CALOR, entre otros factores. Estos procesos los estudia la TERMODINÁMICA como procesos de intercambio de energía entre un cuerpo y el medio que le rodea. ¿Y porque intercambio de energía? La gráfica siguiente nos puede dar  una  explicación. Cuando se aumenta la energía interna (E) de cualquier fluido  (gas o líquido) incrementando su temperatura con calor (Q), ocurre un proceso de dilatación, las moléculas cargadas de energía Térmica aumentan sus energías potenciales y cinéticas  “liberando” sus enlaces y transmitiendo energía por convección y radiación a otras moléculas. Se genera así una reacción en cadena que produce una fuerza de expansión contra el pistón produciendo el movimiento del mismo. Como lo supones dicho movimiento genera un trabajo (W). La energía se transforma en trabajo, este es el PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA. Los procesos termodinámicos usuales son:

1. PROCESO CÍCLICO: Cuando el estado inicial y final de un sistema es idéntico, es decir la Energía final y la inicial tienen igual valor. Q=W.
2. PROCESO ADIABÁTICO: Cuando el sistema no gana ni pierde calor, toda la energía interna se convierte en trabajo
3. PROCESO ISÓCORO: Cuando ocurre con el volumen constante. W=0.
4. PROCESO ISOBÁRICO: Cuando ocurre con presión constante.
5. PROCESO ISOTÉRMICO: Cuando ocurre con temperatura constante

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CICLOS EN UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA

Primero debemos aclarar que para este ejemplo usaremos un motor de cuatro tiempos a gasolina pero compararemos su ciclo (CICLO PERFECTO DE OTTO) con el ciclo a Diesel ojalá en el futuro todos estos motores de combustible fósil sean superados por el ingenio del hombre y eliminemos este factor de contaminación. En el motor de la gráfica aparecen los cuatro tiempos básicos:

ADMISIÓN: Ingresa la mezcla de gasolina y aire preparada en el carburador.                       COMPRESIÓN: Las partículas de gasolina se comprimen y salta la chispa de la bujía.           COMBUSTIÓN: La mezcla de gasolina y aire se enciende, el volumen se expande con el cambio de estado. La energía cinética de las moléculas aumenta con el incremento de calor y se genera una fuerza que empuja el pistón hacia abajo. (En motores a gasolina esta combustión inicia con una explosión)                                                                                       ESCAPE: Una vez realizada la combustión, los gases de desecho se expulsan. En las gráficas inferiores apreciamos los ciclos para un motor ideal de gasolina (Ciclo de OTTO) y el motor diesel. Vale la pena explicar que una de las diferencias de diseño entre ambos motores está en el sistema de inyección de combustible.

Además de estas gráficas, existen otros diagramas que se tienen en cuenta en los procesos termodinámicos y de cambios de estado, las más empleadas son: CURVAS DE ENFRIAMIENTO Y CALENTAMIENTO Relacionan los cambios  de estado con las variables de Temperatura a través del  tiempo, por ejemplo para el agua: DIAGRAMA DE FASES Relaciona los cambios de estado, con la Temperatura y la presión:

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LEYES DE LA TERMODINÁMICA

La manera de expresar los procesos anteriormente descritos es mediante generalidades o leyes que cumplen las sustancias en su estado gaseoso y debido a la acción de las variables de CALOR, TEMPERATURA, PRESIÓN, VOLUMEN y otras.

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

El aumento de la energía interna de un cuerpo es igual al calor absorbido más el trabajo realizado sobre el cuerpo. Cuando el cuerpo absorbe calor es POSITIVO cuando cede calor es NEGATIVO SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA Todo el calor absorbido No se puede transformar en Trabajo sin ceder una parte del mismo al medio. La energía térmica de un cuerpo caliente tiende a distribuirse en todo el espacio que le rodea, esto es debido al desorden interno (ENTROPÍA) que tienen las moléculas de un gas al recibir  Calor; en este caos mucha energía escapa y no se orienta a generar trabajo.

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GASES

Para comprender mejor todo el proceso que genera el cambio de estado de la gasolina de líquido a gas, no basta con solo saber el efecto que dicho cambio produce externamente sino también lo que sucede al interior de los gases en su estructura molecular. Son varios los científicos que investigaron estos hechos y de acuerdo a ellos estudiaremos sus postulados. LEY DE BOYLE Cuando la temperatura permanece constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a su presión LEY DE CHARLES Cuando la presión permanece constante, el volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura LEY DE GAY-LUSSAC Cuando el volumen permanece constante, la presión de un gas es directamente proporcional a la temperatura LEY DE DALTON La presión total de un sistema es la suma de las presiones parciales del mismo. LEY GENERAL DE LOS GASES

PRINCIPIO DE AVOGADRO

En condiciones normales de temperatura y presión (para un gas son Presión= 1atm, Temperatura=0°C.), los volúmenes iguales de cualquier gas contienen el mismo número de moléculas. (En estas condiciones cualquier mol de gas ocupa un volumen de 22.4 litros) ECUACIÓN DE ESTADO

VEAMOS en un ejemplo el uso de algunas de estas leyes:

PASO 1: Calculamos la presión Inicial en el Tanque 

                                                                          

Pasamos los grados centígrados iniciales a Kelvin

Reemplazamos datos:   

de donde:

PASO 2: Teniendo en cuenta las condiciones de volumen constante, aplicamos la ley de GAY-LUSSAC que se aplica  a los procesos ISÓCOROS.      

Sabemos que la temperatura Final aumenta a 130 grados centígrados (no es necesario hacer la conversión a Kelvin). Reemplazamos datos:

de donde:

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PARTES DEL MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA

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Bienvenidos a nuestro último tema, cuya idea principal son las energías; en especial la que se genera a partir del CALOR: INICIALMENTE HAREMOS UNA EXPLORACIÓN SOBRE LA ENERGÍA Y SUS FORMAS, para ello te invito ir a  6 – 7 en la Clase

TALLER 8 DE HISTORIA DEL MOTOR DE VAPOR

es IMPORTANTE LEER Y TRANSCRIBIR información acerca de los inicios del MOTOR, con la HISTORIA DE LA MÁQUINA DE VAPOR

Una de las máquinas más complejas es un motor de combustión’, pues en él se pueden apreciar además de los fenómenos de tipo mecánico un ciclo llamado CICLO TÉRMICO o CICLO DE LOS GASES que es el objeto de nuestro estudio. En esta guía explicaremos qué sucede con este tipo de fluidos (gases) y como el calor, la presión, el volumen y la temperatura los modifican para lograr el movimiento.

Todas los conceptos anteriormente vistos y otros a los que tendrás acceso en la universidad, sirven en la elaboración de cada una de las piezas del motor de combustión interna. A continuación te ofrezco tres catálogos de partes de un motor:

VIDEOS COMPLEMENTARIOS

En los siguientes videos encontrarás una visión cercana al mundo del automóvil y de los procesos termodinámicos que te explicamos anteriormente:

PARTES DEL MOTOR DE COMBUSTIÓN

¿QUÉ SUCEDE AL INTERIOR DEL PISTÓN?

EL CICLO DE OTTO

Gracias por haber asistido a mis clases.

Atte

JULIO ESTUPIÑAN

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