Proyecto de Investigacin
Problema de Dinmica Aplicado a la Ingeniera Civil
AutoresLeyner Oswaldo Calva HerreraMondragn Oblitas EduarPrez
Barboza John HarlyYovera Santisteban Julio
Asesor MetodolgicoBances Tuoque Miguel ngel
Asesor EspecialistaBances Tuoque Miguel ngel
Pimentel, 10 de Diciembre del 2014
Problema de Dinmica Aplicado a la Ingeniera Civil
Aprobacin del proyecto
___________________________________________Apellidos y
Nombres:.Autor
___________________________________________Grado/ Apellidos y
Nombres:.Asesor Metodolgico
___________________________________________Grado/ Apellidos y
Nombres:.Asesor Especialista
___________________________________________Grado/ Apellidos y
Nombres:.Presidente de Jurado
___________________________________________Grado/ Apellidos y
Nombres:.Secretario(a) de Jurado
___________________________________________Grado/ Apellidos y
Nombres:.Vocal/Asesor de Jurado
DEDICATORIA
A Dios, porque gracias a l estamos Presentes y nos brinda la
fortaleza para Salir adelante a pesar de los obstculos.
A nuestros padres, por el apoyoEconmico y moral que nos
brindanEn cuanto a la realizacin del trabajo,Y apoyarnos en
nuestras derrotas y celebrar nuestros triunfos
A nuestro profesor, por ser gua en nuestro Aprendizaje e
incentivarnos a realizar Investigaciones aplicadas a nuestra
carrera.
Agradecimiento
A nuestras familias, por su comprensin y estmulo constante,
adems de su apoyo incondicional a lo largo de nuestros estudios. A
nuestro docente: Lic. Bances Tuoque Miguel ngel, quien nos brindo
su valiosa y desinteresada orientacin y gua en la elaboracin del
presente trabajo de investigacin. Y a todas las personas que en una
u otra forma nos apoyaron en la realizacin de este trabajo.
Reconocimiento
A la Universidad Seor de Sipn, por brindarnos la oportunidad de
desarrollar capacidades, competencias respecto a nuestra carrera de
Ingeniera Civil.
ContenidoRESUMEN8CAPITULO I9IMFORMACION GENERAL101.1Problema
aplicado a la ingeniera civil101.2Lnea de
investigacin101.3Autores:101.4Asesor metodlogo:101.5Asesor
especialista:101.6Tipo y diseo de investigacin101.7Facultad y
escuela acadmico profesional:101.9Fecha de inicio y trmino del
proyecto de investigacin:111.10Presentado por:111.11Aprobado
por:111.12Fecha de presentacin:11CAPITULO II12PLAN DE
INVESTIGACION132.1Planteamiento del problema132.1.1Situacin
problemtica132.1.2Formulacin del problema142.1.3Justificacin e
importancia142.1.4Objetivos142.2 Marco terico152.2.1.Antecedentes
de la investigacin152.2.2. Estado del arte172.2.3. Bases tericas
cientficas182.2.4. Definicin de trminos bsicos182.3 Marco
metodolgico192.3.1 tipo y diseo de la investigacin192.3.2 Poblacin
y muestra202.3.3 Hiptesis212.3.4 Variables212.3.5
Operacionalizacin232.3.6 Mtodos, tcnicas e instrumentos de
recoleccin de datos262.3.7 Procedimiento para la recoleccin de
datos262.3.8 Plan de anlisis estadstico de datos262.3.9 Criterios
ticos272.3.10 Criterios de rigor cientfico27CAPITULO III28MARCO
DESCRIPTIVO293.1 Cronograma de Actividades293.2 Presupuesto303.3
Financiamiento30CAPITULO IV314.1 CONCLUSIONES:324.2
RECOMENDACIONES:33REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS34GALERIA35
RESUMEN
El presente proyecto de investigacin plantea un tema en
especfico de un problema aplicado a la ingeniera civil que consiste
en la edificacin de una montaa rusa en el cual se evaluara un tramo
de esta para demostrar de qu manera influye la dinmica en esta
edificacin o estructuras.Actualmente, la gran oferta y demanda de
estas estructuras atractivas para el pblico que cumplen la funcin
de distraccin turstica vemos la necesidad de estudiar y analizar
cmo influye la dinmica en estas estructuras.En el cual como
objetivo tenemos demostrar mediante una maqueta y clases dictadas
por el docente encargado del curso todo lo enseado y que queda
demostrado la importancia de dicho curso para nuestra carrera de
ingeniera civil.
CAPITULO I
IMFORMACION GENERAL
1.1Problema aplicado a la ingeniera civil
1.2 Lnea de investigacin
1.3Autores: Calva Herrera Leyner Oswaldo Mondragn Oblitas
EduarPerez Barboza Jhon HarlyYovera Santisteban Julio Ricardo1.4
Asesor metodlogo: Bances Tuoque Miguel ngel
1.5 Asesor especialista: Bances Tuoque Miguel ngel
1.6 Tipo y diseo de investigacin
1.7Facultad y escuela acadmico profesional: Facultad De
Ingeniera, Arquitectura y Urbanismo - Escuela De Ingeniera
Civil
1.8 Periodo: El proyecto se planifico juntos en conjunto con los
integrantes de nuestro grupo y se pudo decidir qu problema plantear
el cual ejecutaremos para en el lapso del ciclo que dura 4
meses.
1.9 Fecha de inicio y trmino del proyecto de investigacin: El
proyecto se empez con una breve informacin del tipo de problema que
necesitamos para esta investigacin el 10 de septiembre del 2014, el
trmino del proyecto se dar el 10 de diciembre del 2014.
1.10 Presentado por:
1.11 Aprobado por:
1.12Fecha de presentacin: 1 mircoles 22 de Octubre del 20142
mircoles 10 de Diciembre del 2014
CAPITULO II
PLAN DE INVESTIGACION
2.1Planteamiento del problema
2.1.1Situacin problemtica
Sabiendo que Las montaas rusas constituyen una de las
atracciones ms importantes de los parques modernos en muchas de
ellas los trenes siguen trayectorias que al menos en algunos de sus
tramos, guardan estrecha relacin con las funciones seno y coseno.En
las montaas rusas, se analiza el movimiento circunferencial, que es
complicado de entender; para entenderlo se necesita tener bastante
claros los conceptos de cinemtica y dinmica. En las montaas rusas,
actan fuerzas tales como la gravedad, la normal, las fuerzas de
rozamiento, la aceleracin centrpeta y la aceleracin
tangencial.Siendo de gran auge econmico por su atraccin turstica
las montaas rusas generan muchos ingresos al dueo o estado que las
haya construido tal es el caso de Miami busca llegar a 100 millones
de turistas, sobre todo despus de que en un pblico en el aeropuerto
de Orlando, el gobernador de Florida, Rick Scott, dijera que haba
pedido a la Legislatura estatal adjudicar 100 millones de dlares
del presupuesto de 2014-2015 para Visit Florida. La atraccin estar
ubicada en el complejo comercial llamado Skyplex, a 174 metros de
altura.
(http://www.miamidiario.com/economia/economia/inversiones/orlando/australia-/la-montana-rusa-/la-montana-rusa-mas-grande-del-mundo-/327927)
2.1.2Formulacin del problema
Cul ser el efecto de una estructura de montaa rusa al ponerla en
prctica mediante una maqueta pequea y demostrar su funcionamiento
de todos su componentes como son los conceptos de cinemtica y
dinmica mediante un forma sencilla de comprender.
2.1.3Justificacin e importancia
El proyecto se realiza con la finalidad de demostrar la
importancia de la fsica (cinemtica, dinmica) en las construcciones
de las montaas rusas y desarrollarlo de forma prctica mediante una
maqueta.Tambin de esta manera analizar los conceptos necesarios
para construir una montaa rusa y aplicndolos hacer una montaa rusa
de diseo propio.2.1.4Objetivos
Objetivo general Construir una montaa rusa de diseo propio y
demostrar la importancia de la fsica (cinemtica y dinmica) en esta
y demostrarlo en maqueta con datos propios de esta la importancia
de la dinmica en el ingeniera civil.
Objetivo especificoDemostrar de una forma sencilla y entendible
los procedimientos a seguir en el diseo de una montaa rusa como
tambin una breve explicacin de la fsica aplicada a estas
construcciones de gran importancia en el campo de la construccin
civil.Por medio de la dinmica poder calcular tericamente para
posteriormente aplicar en el campo prctico. Ejemplos prcticos pero
muy tiles en la ingeniera en este caso una montaa rusa.
2.2 Marco terico
2.2.1.Antecedentes de la investigacin
Los primeros prototipos de montaas rusas eran trenes por
gravedad con muchos cambiantes de rasantes en la dcada de 1880.La
Marcus Adna Thompson patento la primera montaa rusa el 20 de enero
de 1885.La primera contribucin importante se debe a Aristteles.
Aristteles define, el movimiento, lo dinmico, como "La realizacin
acto, de una capacidad o posibilidad de ser potencia, en tanto que
se est actualizando". El problema est en que Aristteles invierte el
estudio de la cinemtica y dinmica, estudiando primero las causas
del movimiento y despus el movimiento de los cuerpos. Este error
dificult el avance en el conocimiento del fenmeno del movimiento
hasta, en primera instancia, San Alberto Magno, que fue quien
advirti este error, y, en ltima instancia hasta, Galileo Galilei e
Isaac Newton. De hecho, Thomas Bradwardine, en1328, present en suDe
proportionibus velocitatum in motibus una ley matemtica que
enlazaba la velocidad con la proporcin entre motivos a fuerzas de
resistencia; su trabajo influy la dinmica medieval durante dos
siglos, pero, por lo que se ha llamado un accidente matemtico en la
definicin de acrecentar, su trabajo se descart y no se le dio
reconocimiento histrico en su da.1 Ya con Galileo sus experimentos
sobre cuerpos uniformemente acelerados condujeron a Newton a
formular sus leyes fundamentales del movimiento, las cuales present
en su obra principal PhilosophiaeNaturalis Principia Mathematica
Los cientficos actuales consideran que las leyes que formul Newton
dan las respuestas correctas a la mayor parte de los problemas
relativos a los cuerpos en movimiento, pero existen excepciones. En
particular, las ecuaciones para describir el movimiento no son
adecuadas cuando un cuerpo viaja a altas velocidades con respecto a
la velocidad de la luz o cuando los objetos son de tamao
extremadamente pequeos comparables a los tamaos moleculares. La
comprensin de las leyes de la dinmica clsica le ha permitido al
hombre determinar el valor, direccin y sentido de la fuerza que hay
que aplicar para que se produzca un determinado movimiento o cambio
en el cuerpo. Por ejemplo, para hacer que un cohete se aleje de la
Tierra, hay que aplicar una determinada fuerza para vencer la
fuerza de gravedad que lo atrae; de la misma manera, para que un
mecanismo transporte una determinada carga hay que aplicarle la
fuerza adecuada en el lugar adecuadoEnerga cintica Los carros de
una montaa rusa alcanza su mxima energa cintica cuando estn en el
fondo de su trayectoria. Cuando comienzan a elevarse, la energa
cintica comienza a ser convertida en energa potencial
gravitacional, pero, si se asume una friccin insignificante y otros
factores de retardo, la cantidad total de energa en el sistema
sigue siendo constante.Energa potencial los carros de una montaa
rusa alcanza su mxima energa potencial gravitacional en la parte ms
alta del recorrido. Al descender esta es convertida en energa
cintica luego, al volver a elevarse debido a la inercia del
movimiento, el traspaso de energas se invierte. Si se asume una
friccin insignificante, la energa total del sistema permanece
constante.cada libre se conoce como cada libre cuando desde cierta
altura un cuerpo se deja caer para permitir que la fuerza de
gravedad actu sobre l, siendo su velocidad inicial cero. En este
movimiento el desplazamiento es una sola direccin que corresponde
al eje vertical (eje Y)
2.2.2. Estado del arte
Aleatorio simple
2.2.3. Bases tericas cientficas
De acuerdo a nuestro problema la base teora cientfica se toma
respecto a las 3 leyes de newton.Primera ley de newton dice que un
objeto en movimiento tiende a permanecer en movimiento y un objeto
en reposo permanecer en reposo, a menos que una fuerza externa actu
sobre l. Segunda ley de newton nos dice que la aceleracin que sufre
un objeto es proporcional a su masa y la suma se las fuerzas que
acten sobre l.Tercera ley de newton afirma que por cada accin hay
una reaccin igual y opuesta.
2.2.4. Definicin de trminos bsicos
Dinmica: es la rama de la fsica que describe la evolucin en el
tiempo de un sistema fsico en relacin con las causas que provocan
los cambios de estado fsico y/o estado de movimiento. El objetivo
de la dinmica es describir los factores capaces de producir
alteraciones de un sistema fsico, cuantificarlos y plantear
ecuaciones de movimiento o ecuaciones de evolucin para dicho
sistema de operacin
Energa cintica: es aquella energa que posee debido a su
movimiento. Se define como el trabajo necesario para acelerar un
cuerpo de una masa determinada desde el reposo hasta la velocidad
indicada suele abreviarse con la letra
Energa potencial: es la energa que mide la capacidad que tiene
dicho sistema para realizar un trabajo en funcin exclusivamente de
su posicin o configuracin. Puede pensarse como la energa almacenada
en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede
entregar. Suele abreviarse con la letra
2.3 Marco metodolgico
2.3.1 tipo y diseo de la investigacin 2.3.1.1 Tipo de
investigacin
Investigacin Descriptivo-explicativo, se describir un problema y
a partir de esto se explicara lo dinmica que se utiliza en cierto
problema 2.3.1.2 Diseo de la investigacin
La investigacin est basada en el diseo experimental de una
maqueta (montaa rusa) y de forma prctica dar a conocer la dinmica
que se aplica en esta mediante clculos matemticos aplicados de
forma prctica.Primero que nada se ha hecho una breve investigacin
terica de tanto en internet como en libros para guiarnos de algn
ejemplo escrito para de acuerdo a esto realizar la construccin con
medidas reales al problema que se va a desarrollar.Se dar a conocer
los procesos mediante el anlisis que gamos mediante experimentos
previos a la presentacin final as de esta manera dar una informacin
real y exacta de acuerdo a nuestro problema que desarrollaremos.
Problema. La pista de la montaa rusa que se muestra en la figura
est contenida en un plano vertical. La parte de la va entre A y B
es recta y horizontal, en tanto que las porciones a la derecha de B
tiene los radios de curvatura que se indican. Un carro viaja a la
rapidez de 72 Km/h cuando se aplica repentinamente los frenos, lo
que provoca que las ruedas del carro se deslicen sobre la va (uk =
0.25). Determine la desaceleracin inicial del carro si los frenos
se aplican cuando este ltimo a) casi ha llegado a A, b) este
viajando entre A Y B, c) cuando acaba de pasar por B.2.3.2 Poblacin
y muestra
Para el presente proyecto se tom en cuenta estudios realizados
que hemos indagado mediante el internet obteniendo as datos
especficos que nos servirn para realizar con xito nuestro proyecto,
en este caso los turistas que entran en una montaa rusa sern los
beneficiados mediante este estudio por su seguridad y se toma como
muestra las investigaciones y estructuras de montaas rusas ya
hechas.2.3.3 Hiptesis
Demostrar que hay muchos conceptos de la fsica moderna que son
de suma importancia a tener en cuenta a la hora de construir
montaas rusas por su misma estructura que as lo requiere.Sus
conceptos tiles que se tiene en la construccin de una montaa rusa
son la energa, velocidad y fuerzas con su respectivo cuerpo de
diagrama libre.2.3.4 Variables
Para sistemas abiertos formados por partculas que interactan
mediante fuerzas puramente mecnicas o campos conservativos la
energa se mantiene constante al tiempo.Energa potencial: Energa
cintica:Momento de fuerza: es la fuerza aplicada por la distancia
al eje de giro.Periodo: tiempo que tarda un mvil en dar una vuelta
a la circunferencia.Frecuencia: es la inversa del periodo, las
vueltas que da un mvil por unidad de tiempo.Aceleracin centrpeta:
la aceleracin centrpeta afecta a un mvil cuando realiza un
movimiento circular.Movimiento rectilneo uniformemente acelerado:
la aceleracin es constante, velocidad de mvil varia linealmente y
la posicin cuadrticamente con tiempo.
2.3.5 Operacionalizacin
BA
Evaluando nuestro diseo de maquetaAdems: se aplica los frenos lo
que provoca que las ruedas del carro se deslicen sobre la va
(uk=0.25).
Parte (a)Haciendo el D.C.L del carro casi al llegar a A
NNNNNNNNNN
prtNfkmg
Aplicando la segunda ley de NEWTON en el movimiento circular se
cumple:
As tambin
Reemplazando la ecuacin (I) en (II)
Parte (b)
De la parte (a) sabemos que
Parte (c)
De la parte (a) sabemos que:
2.3.6 Mtodos, tcnicas e instrumentos de recoleccin de datos
Los mtodos y tcnicas para poder desarrollar el problema fueron
investigados en internet
http://prezi.com/hi2oydqlzpzi/las-montanas-rusas-y-su-funcionamiento/
, libros de biblioteca Universidad Seor de Sipn.Materiales
requeridos para el diseo y construccin de la maqueta (montaa
rusa)-polietileno extruido-rollo de melanina-varilla de
aluminio-cola de contacto2.3.7 Procedimiento para la recoleccin de
datos
Seleccionar un tema en especfico del cual haremos la
investigacin para luego buscar un ejercicio aplicado a la ingeniera
civil el cual nos ayudara a ver de qu manera influye la dinmica en
nuestra carrera de ingeniera civil.2.3.8 Plan de anlisis estadstico
de datos
El problema propuesto lo encontramos buscando en internet y
desarrollado con nuestros propios conocimientos del tema en
especfico del cual hablamos en el proyecto, el cual ser presentado
en diapositivas y explicados mediante una breve exposicin en
clase.
2.3.9 Criterios ticos
Asumir la investigacin con total responsabilidad para poder
llevar a cabo el ejercicio aplicado a la ingeniera civil.Presentar
tambin el proyecto en el tiempo indicado por el docente de curso
con puntualidad y responsabilidad que se requiere para dicha
presentacin.2.3.10 Criterios de rigor cientfico
Confirmabilidad ya que los resultados del proyecto realizado
garantizan la veracidad de las descripciones y clases dictadas por
el docente.
CAPITULO III
MARCO DESCRIPTIVO
3.1 Cronograma de Actividades
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
ACTIVIDADSEPTIEMBREOCTUBRENOVIEMBREDICIEMBRE
1ra sem.2da sem.3ra sem.4ta sem.1ra sem.2da sem.3ra sem.4ta
sem.1ra sem.2da sem.3ra sem.4ta sem.1ra sem.2da sem.
Elegir tema de proyectox
Disear problema en maquetax
Elaborar proyecto segn esquemax
Desarrollo del problema aplicadox
50% del proyecto avanzadox
Presentacin de 50% de proyectox
Construccin de maquetax
Reunin para finalizar proyectox
Presentacin final de proyectox
3.2 Presupuesto
CONCEPTOVALOR
Pasajes36
Tiempo de consulta en internet10
Quemado de cd5
Llamadas telefnicas para coordinar6
Construccin de maqueta80
TOTAL137
Calva Herrera Leyner Oswaldo34,25
Mondragn Oblitas Eduar34,25
Prez Barboza John Harly34,25
Yovera Santisteban Julio Ricardo34,25
3.3 Financiamiento
El financiamiento y costos totales fueron pagados por cada uno
de los alumnos que llevaron a cabo dicha investigacin.
CAPITULO IV
4.1CONCLUSIONES:
- La calidad de enseanza por el docente de clase, hizo que
nosotros realicemos con total facilidad dicha investigacin y
elaboracin del proyecto.
- Se logr explicar detalladamente todo el propuesto en el
proyecto de investigacin mediante un maqueta en lo cual se demostr
la importancia de la dinmica en la carrera de ingeniera civil.
- Se explica y demuestra porque es tan importante el curso de
dinmica en la carrera de ingeniera civil.
- Se logr concluir con todos los objetivos trazados y la
finalizacin completa de todos lo propuesto por el docente de
clase
4.2RECOMENDACIONES:
Se recomienda que dicho carro de que circula por las rieles de
la montaa rusa debe ir con velocidad mxima de 21 Km/h para evitar
cualquier accidente o descarrilamiento por una excesiva
velocidad
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
http://es.slideshare.net/PedroGalarza/proyecto-de-dinamica
http://www.monografias.com/trabajos-pdf/dinamica-fisica/dinamica-fisica.shtml
http://es.slideshare.net/mnieto2009/gua-para-elaborar-el-marco-metodolgico
GALERIA
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