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NDICE
1.
INTRODUCCIN................................................................................................................
2
2.
OBJETIVO...........................................................................................................................
2
3.
CUESTIONARIOS..............................................................................................................
2
3.1. EXPLIQUE LA DIFERENCIA ENTRE ESTTICA Y
DINMICA........................ 2
3.1.1. Esquema general de la Dinmica y
Esttica:................................................. 2
3.1.2. La mecnica
newtoniana...................................................................................
2
3.1.3. Cuadro comparativo entre la Esttica y
Dinmica........................................ 3
3.2. EXPLIQUE EL CONCEPTO DE CINEMTICA Y
CINTICA............................. 4
3.2.1.
CINEMTICA......................................................................................................
4
3.2.2.
CINTICA............................................................................................................
4
3.3. CULES SON LAS LEYES QUE RIGEN LA DINMICA?
................................ 5
3.3.1. Primera ley de Newton o Ley de la
inercia..................................................... 5
3.3.2. Segunda ley de Newton o Ley de
fuerza........................................................
6
3.3.3. Tercera ley de Newton o Ley de accin y
reaccin...................................... 8
3.4. COMO PROFESIONAL DE LA ING. CIVIL, INDIQUE LA IMPORTANCIA
DELA
DINMICA.......................................................................................................................
10
4.
CONCLUSIONES.............................................................................................................
10
5. RECOMENDACIONES
....................................................................................................
11
6. BIBLIOGRAFA Y
ENLACES..........................................................................................
11
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1. INTRODUCCIN
El presente informe terico corresponde al curso de Dinmica en la
escuela de
Ingeniera Civil de la Universidad Nacional Jorge Basadre
Grohmann.
El informe consta de la descripcin de conceptos de cinemtica y
cintica,
diferencias entre la esttica y dinmica, las leyes que rigen
sobre la Dinmica
como la importancia que tiene en la Ingeniera Civil.
2. OBJETIVO
Desarrollar los siguientes cuestionarios:
- Explique la diferencia entre esttica y dinmica.- Explique el
concepto de cinemtica y cintica.
- Cules son las leyes que rigen la dinmica?
- Como Ing. Civil, indique la importancia de la dinmica.
3. CUESTIONARIOS
3.1. EXPLIQUE LA DIFERENCIA ENTRE ESTTICA Y DINMICA.
3.1.1. Esquema general de la Dinmica y Esttica:
3.1.2. La mecnica newtoniana (mecnica clsica) es la rama
principal de la
llamada Fsica Clsica, dedicada al estudio de los movimientos y
estados
en que se encuentran los cuerpos. Describe y predice las
condiciones de
reposo y movimiento debido a la accin de las fuerzas.
Se divide en tres partes:
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- Cinemti ca:Estudia las diferentes clases de movimiento de los
cuerpos sin
atender a las causas que lo producen.
- Dinmic a:Estudia las causas que originan el movimiento de los
cuerpos
(Fuerza y energa).
- Es tti ca:Est comprendida dentro del estudio de la dinmicay
analiza las
causas que permiten el equilibrio de los cuerpos.
3.1.3. Cuadro comparativo entre la Esttica y Dinmica
ESTTICA DINMICA
Esttica es un vocablo de origen griego,
de statikos que significa estacionado o
quieto o en equilibrio. Algo decimos que
est esttico, cuando se halla inmvil,carente de movimiento.
Dinmica es una palabra que
reconoce su origen en el trmino
griego dynamos cuyo significado
es el de potencia o fuerza. Seaplica a todo aquello que es gil
y
movedizo.
La esttica es una rama de la ciencia
Fsica que estudia cmo actan las
fuerzas sobre los cuerpos quietos o en
equilibrio.
La dinmica es una rama de la
ciencia Fsica que se ocupa del
estudio las causas que originan el
movimientode los cuerpos
(Fuerza y energa).
Las leyes que rigen en la esttica:
Primera ley de Newton (Ley de inercia)
Todo cuerpo permanece en su estado de
reposo, o de movimiento uniforme en
lnea recta, excepto si sobre l actan
fuerzas.
Tercera ley de Newton (Ley de accin-
reaccin) Cuando un cuerpo ejerce una
fuerza, que llamaremos accin, sobre
otro, ste a su vez, ejerce sobre el
primero otra fuerza, que llamaremos
reaccin, de igual mdulo, direccin, pero
de sentido contrario.
Las leyes que rigen en la Dinmica:
1ra, 2da y Tercera Ley de Newton.
Segunda Ley de Newton (Ley de la
fuerza)La aceleracin de una
partcula es proporcional a la
fuerza resultante que acta sobre
ella y tiene la direccin y sentido de
dicha fuerza.
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3.2. EXPLIQUE EL CONCEPTO DE CINEMTICA Y CINTICA
3.2.1. CINEMTICA.- La Cinemtica es la parte de la Mecnica que se
encarga
del estudio de movimiento de los sistemas materiales
independientemente
de las causas que lo producen.
Estudiala posicin y los cambios de posicin en el tiempo de los
sistemas,
es decir, las propiedades intrnsecas del movimiento (aquellas
que se
pueden expresar mediante las magnitudes fundamentales longitud
y
tiempo). No consideran otras magnitudes fundamentales. Es, en
cierta
medida, una prolongacin de la Geometra a la que se aade el
variable
tiempo.
Su objetivo es expresar los atributos o propiedades cinemticas
de lossistemas como funciones de la variable temporal.
Aparicin de la Cinemtica como disciplina se desglosa de la
Mecnica
para independizar el estudio de las propiedades puramente
geomtricas de
los sistemas del resto de propiedades mecnicas.
3.2.2. CINTICA.- Estudio de fuerzas en sistemas en
movimiento.
La Cintica es la parte de la Mecnica encargada de definir y
calcular
los atributos cinticos de un sistema material arbitrario X en un
movimientodado.
Recalcar el hecho de que no existe ninguna restriccin sobre el
tipo de
movimiento, y eso incluye al referente del mismo, hasta el punto
de que
ser habitual usar un movimiento genrico que satisfaga las
ligaduras
geomtricas. El movimiento real que tenga el sistema vendr
determinado a
posteriori por las ecuaciones generales de la Dinmica.
Con el movimiento, adems de las magnitudes de la geometra de
masas, hacemos intervenir el tiempo, por lo que ya tenemos las
tres
magnitudes fundamentales de la Dinmica: masa, longitud y
tiempo.
Los atributos cinticos de inters van a ser:
- Cantidad de movimiento
- Momento cintico
- Energa cintica
Cantidad de movimiento.- En mecnica newtoniana se define la
cantidad de
movimiento lineal como el producto de la masa por la
velocidad.
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Momento cintico.- Enmecnica newtoniana,el momento angular de
una
partcula o masa puntual con respecto a un punto O del espacio se
define
como el momento de su cantidad de movimiento con respecto a
ese
punto. Normalmente se designa mediante el smbolo . Siendo el
vector
que une el punto o con la posicin de la masa puntual, ser:
Energa cintica.- Es aquella energa que posee
debido a su movimiento. Se define como eltrabajo necesario para
acelerar
un cuerpo de una masa determinada desde el reposo hasta la
velocidad
indicada. La energa cintica de una masa puntual depende de
sumasa
y sus componentes del movimiento. Se expresa en julios (J). 1 J
=
1 kgm2/s2. Estos son descritos por la velocidad de la masa
puntual, as:
3.3. CULES SON LAS LEYES QUE RIGEN LA DINMICA?
3.3.1. Primera ley de Newton o Ley de la inercia
La primera ley del movimiento rebate la idea aristotlica de que
un
cuerpo slo puede mantenerse en movimiento si se le aplica una
fuerza.
Newton expone que:
Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento
uniforme
y rectilneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por
fuerzas
impresas sobre l.
Esta ley postula, por tanto, que un cuerpo no puede cambiar por
s solo
su estado inicial, ya sea en reposo o en movimiento rectilneo
uniforme, a
menos que se aplique una fuerza o una serie de fuerzas cuyo
resultante no
sea nulo sobre l. Newton toma en cuenta, as, el que los cuerpos
en
movimiento estn sometidos constantemente a fuerzas de roce
friccin, que
los frena de forma progresiva, algo novedoso respecto de
concepcionesanteriores que entendan que el movimiento o la detencin
de un cuerpo se
deba exclusivamente a si se ejerca sobre ellos una fuerza, pero
nunca
entendiendo como est a la friccin.
En consecuencia, un cuerpo con movimiento rectilneo uniforme
implica
que no existe ninguna fuerza externa neta o, dicho de otra
forma; un objeto
en movimiento no se detiene de forma natural si no se aplica una
fuerza
sobre l. En el caso de los cuerpos en reposo, se entiende que
su
velocidad es cero, por lo que si esta cambia es porque sobre ese
cuerposea ejercida una fuerza neta.
http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_newtonianahttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_un_vectorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cantidad_de_movimientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_%28f%C3%ADsica%29http://es.wikipedia.org/wiki/Masahttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Masahttp://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_%28f%C3%ADsica%29http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Cantidad_de_movimientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_un_vectorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_newtoniana
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Ejemplo, para un pasajero de un tren, el interventor viene
caminando
lentamente por el pasillo del tren, mientras que para alguien
que ve pasar el
tren desde el andn de una estacin, el interventor se est
moviendo a una
gran velocidad. Se necesita, por tanto, un sistema de referencia
al cual
referir el movimiento.
La primera ley de Newton sirve para definir un tipo especial de
sistemas
de referencia conocidos como Sistemas de referencia inerciales,
que son
aquellos sistemas de referencia desde los que se observa que un
cuerpo
sobre el que no acta ninguna fuerza neta se mueve con
velocidad
constante.
En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia
inercial,
puesto que siempre hay algn tipo de fuerzas actuando sobre los
cuerpos,
pero siempre es posible encontrar un sistema de referencia en el
que el
problema que estemos estudiando se pueda tratar como si
estuvisemos
en un sistema inercial. En muchos casos, por ejemplo, suponer a
un
observador fijo en la Tierra es una buena aproximacin de sistema
inercial.
Lo anterior porque a pesar que la Tierra cuenta con una
aceleracin
trasnacional y rotacional estas son del orden de 0.01 m/s^2 y
en
consecuencia podemos considerar que un sistema de referencia de
un
observador dentro de la superficie terrestre es un sistema de
referencia
inercial.
3.3.2. Segunda ley de Newton o Ley de fuerza
La segunda ley del movimiento de Newton dice que:
El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz
impresa y
ocurre segn la lnea recta algo largo de la cual aquella fuerza
se imprime.
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Esta ley explica qu ocurre si sobre un cuerpo en movimiento
(cuya
masa no tiene por qu ser constante) acta una fuerza neta: la
fuerza
modificar el estado de movimiento, cambiando la velocidad en
mdulo o
direccin. En concreto, los cambios experimentados en el momento
lineal
de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se
desarrollan ella
direccin de esta; esto es, las fuerzas son causas que
producen
aceleraciones en los cuerpos. Consecuentemente, hay relacin
entre la
causa y el efecto, esto es, la fuerza y la aceleracin estn
relacionadas.
Dicho sintticamente, la fuerza se define simplemente en funcin
del
momento en que se aplica a un objeto, con lo que dos fuerzas
sern
iguales si causan la misma tasa de cambio en el momento del
objeto.
En trminos matemticos esta ley se expresa mediante la
relacin:
Dnde: P es el momento lineal
Fnetla fuerza total o fuerza resultante.
Suponiendo que la masa es constante y que la velocidad es muy
inferior
a la velocidad de la luz la ecuacin anterior se puede reescribir
de la
siguiente manera:
Sabemos que P es el momento lineal, que se puede escribir m.V,
donde mes la masa del cuerpo y V su velocidad.
Consideramos a la masa constante y podemos escribir aplicando
estas
modificaciones a la ecuacin anterior:
, Que es la ecuacin fundamental de la dinmica, donde la
constante de proporcionalidad, distinta para cada cuerpo, es su
masa de
inercia. Veamos lo siguiente, si despejamos m de la ecuacin
anterior
obtenemos que mes la relacin que existe entre y. Es decir la
relacin que
hay entre la fuerza aplicada al cuerpo y la aceleracin obtenida.
Cuando un
cuerpo tiene una gran resistencia a cambiar su aceleracin (una
gran
masa) se dice que tiene mucha inercia. Es por esta razn por la
que la
masa se define como una medida de la inercia del cuerpo.
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Por tanto, si la fuerza resultante que acta sobre una partcula
no es
cero, esta partcula tendr una aceleracin proporcional a la
magnitud de la
resultante y en direccin de sta. La expresin anterior as
establecida es
vlida tanto para la mecnica clsica como para la mecnica
relativista, a
pesar de que la definicin de momento lineal es diferente en las
dos
teoras: mientras que la dinmica clsica afirma que la masa de un
cuerpo
es siempre la misma, con independencia de la velocidad con la
que se
mueve, la mecnica relativista establece que la masa de un
cuerpo
aumenta al crecer la velocidad con la que se mueve dicho
cuerpo.
De la ecuacin fundamental se deriva tambin la definicin de la
unidad
de fuerza o newton(N). Si la masa y la aceleracin valen 1, la
fuerza
tambin valdr 1; as, pues, el newton es la fuerza que aplicada a
una masa
de un kilogramo le produce una aceleracin de 1 m/s. Se entiende
que la
aceleracin y la fuerza han de tener la misma direccin y sentido.
La
importancia de esa ecuacin estriba sobre todo en que resuelve
el
problema de la dinmica de determinar la clase de fuerza que se
necesita
para producir los diferentes tipos de movimiento: rectilneo
uniforme (m.r.u),
circular uniforme (m.c.u) y uniformemente acelerado
(m.r.u.a).
Si sobre el cuerpo actan muchas fuerzas, habra que
determinar
primero el vector suma de todas esas fuerzas. Por ltimo, si se
tratase de
un objeto que cayese hacia la tierra con una resistencia del
aire igual a
cero, la fuerza sera su peso, que provocara una aceleracin
descendente
igual a la de la gravedad.
3.3.3. Tercera ley de Newton o Ley de accin y reaccin
Con toda accin ocurre siempre una reaccin igual y contraria: o
sea,
las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y
dirigidas en
sentido opuesto.
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La tercera ley es completamente original de Newton (pues las
dos
primeras ya haban sido propuestas de otras maneras por Galileo,
Hooke y
Huygens) y hace de las leyes de la mecnica un conjunto lgico
y
completo. Expone que por cada fuerza que acta sobre un
cuerpo
(empuje), este realiza una fuerza de igual intensidad, pero de
sentido
contrario sobre el cuerpo que la produjo. Dicho de otra forma,
las fuerzas,
situadas sobre la misma recta, siempre se presentan en pares de
igual
magnitud y de direccin, pero con sentido opuesto. Este
principio
presupone que la interaccin entre dos partculas se propaga
instantneamente en el espacio (lo cual requerira velocidad
infinita), y en
su formulacin original no es vlido para fuerzas electromagnticas
puesto
que estas no se propagan por el espacio de modo instantneo sino
que lo
hacen a velocidad finita "c".
Es importante observar que este principio de accin y reaccin
relaciona
dos fuerzas que no estn aplicadas al mismo cuerpo, produciendo
en ellos
aceleraciones diferentes, segn sean sus masas. Por lo dems, cada
una
de esas fuerzas obedece por separado a la segunda ley. Junto con
las
anteriores leyes, sta permite enunciar los principios de
conservacin del
momento lineal y del momento angular.
Ejemplo: Cuando damos una patada a un baln, la fuerza hacia
adelante que el pie ejerce sobre l lo lanza en su trayectoria,
pero sentimos
la fuerza que el baln ejerce sobre nuestro pie. Si damos una
patada a una
roca, el dolor que sentimos se debe a la fuerza que la roca
ejerce sobre
nuestro pie.
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3.4. COMO PROFESIONAL DE LA ING. CIVIL, INDIQUE LA
IMPORTANCIA
DE LA DINMICA
a) Empezando por la dinmica pura (cinemtica), tiene aplicacin en
el
trazado de carreteras(radio de curvas dependiendo de la
velocidad de
proyecto, distancias de frenado, etc.).
b) En el clculo dinmico de estructuras, como por ejemplo los
puentes
de FFCC (ferrocarriles) y carreteras cuando entra un tren de
cargas.
c) Con relacin a lo anterior, puede considerarse en el clculo
ssmico,
como un anlisis dinmico de estructuras (edificios, chimeneas,
etc).
d) Tambin existe clculos dinmicos en estructuras afectadas
de
fenmenos pulsatorios, como oleaje (en diques) y viento (en
puentes).
e) En anlisis de vigaspor mtodos dinmicos y de energa.
f) Diseo de represas, puertos (movimiento de las olas); impacto
de
aviones al aterrizar, y de carros sobre bandas divisorias de
autopistas.
g) Diseo dinmico torres de trasmisin elctrica.
h) Vibradores de concreto, o maquinaria de sacar petrleo.
i) Aparatos o equipos para demoler edificios.
j) Codos de tuberas y otros aditamentos similares.
4. CONCLUSIONES
- La esttica y la Dinmica son ramas de la mecnica clsica o
newtoniana,
La Esttica estudia el equilibrio de los cuerpos, es decir,
aquellos cuerpos
que se encuentran tanto en reposo como en movimiento con
velocidad
constante; mientras que la Dinmica estudia los cuerpos
acelerados,
aunque se puede establecer el equilibrio dinmico mediante la
introduccin
de las fuerzas de inercia.
- La cinemtica es una rama de la fsica que estudia las leyes
delmovimiento (cambios de posicin) de los cuerpos, sin tomar en
cuenta las
causas que la producen, mientras la cintica estudia las causas
que
provocan el movimiento de un objeto o cuerpo.
- Las leyes que rigen la dinmica son la 1ra, 2da y 3ra Ley de
Newton.
- Hay una variedad de aplicaciones de la Dinmica en la Ingeniera
Civil,
como por ejemplo en trazado de carreteras, calculo dinmico
de
estructuras, clculo ssmico, anlisis de vigas, diseo de represas,
etc.
http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica
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5. RECOMENDACIONES
- Se recomienda hacer la descripcin de conceptos de la esttica y
dinmica
con bibliografas bsicas y actuales para poner en tela de juicio
los
conceptos, ya que solo se han regido con las leyes de Isaac
Newton o
fsica clsica.
- Se recomienda revisar la dinmica newtoniana modificada
(MOND).
- Investigar sobre la mecnica ondulatoria; disciplina que
establece que las
partculas en movimiento son ondas que pueden producir fenmenos
de
interferencia y difraccin.
- Se recomienda revisar la dinmica molecular, debido a ello no
hay esttica
o cuerpo en equilibrio en absoluto.
6. BIBLIOGRAFA Y ENLACES
http://fisicalucia.blogspot.com/
http://www.jfinternational.com/mf/leyes-newton.html
http://recursostic.educacion.es/newton/web/
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htm
http://es.wikipedia.org
http://fisicalucia.blogspot.com/http://www.jfinternational.com/mf/leyes-newton.htmlhttp://recursostic.educacion.es/newton/web/http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htmhttp://es.wikipedia.org/http://es.wikipedia.org/http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htmhttp://recursostic.educacion.es/newton/web/http://www.jfinternational.com/mf/leyes-newton.htmlhttp://fisicalucia.blogspot.com/