3. Nociones de Fisica
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2.1. SISTEMAS DE REFERENCIA
Un sistema de referencia o marco de referencia es un conjunto de convenciones usadas por un observador para poder medir la posición y otras magnitudes físicas de un objeto o sistema físico en el tiempo y el espacio.
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En mecánica Newtoniana, el tiempo es igual para todos los observadores, entonces con un solo reloj y un sistema coordenado
2.1. SISTEMAS DE REFERENCIA
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2.1. SISTEMAS DE REFERENCIA
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2.1. SISTEMAS DE REFERENCIA
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2.1. SISTEMAS DE REFERENCIA
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2.1. SISTEMAS DE REFERENCIA
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2.1. SISTEMAS DE REFERENCIA
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2.2. VECTORES
8
2.2. VECTORES
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-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
Y
X
Componentes de un vector
2.2. VECTORES
10
Componentes de un vector
2.2. VECTORES
11
Componentes de un vector
2.3. OPERACIONES CON VECTORES
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Suma de vectores
Suma grafica
Actividad: Existen además los métodos grafico de suma por en teorema del seno y el teorema del coseno (consultar)
Suma Analítica
Ejemplo: Sumar
2.3. OPERACIONES CON VECTORES
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Suma de vectores
2.3. OPERACIONES CON VECTORES
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Resta de vectores
2.3. OPERACIONES CONVECTORES
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Resta de vectores
Resta grafica
Actividad: Existen además los métodos grafico de resta por en teorema del seno y el teorema del coseno (consultar)
Suma Analítica
Ejemplo: restar
2.3. OPERACIONES CON VECTORES
16
Resta de vectores
2.3. OPERACIONES CON VECTORES
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Producto de vector por escalar
2.3. OPERACIONES CON VECTORES
18
Producto de vector por escalar
2.3. OPERACIONES CON VECTORES
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Norma de un vector
Ejemplo: Hallar la norma de
2.3. OPERACIONES CON VECTORES
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Producto punto
Ejemplo: Hallar el producto punto de :
Producto punto
2.3. OPERACIONES CON VECTORES
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2.3. OPERACIONES CON VECTORES
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Producto cruz entre vectores
2.3. OPERACIONES CON VECTORES
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Producto cruz entre vectores
Ejemplo: Hallar el producto cruz de :
Consultar la regla de la mano derecha para realizar el producto cruz
2.3. OPERACIONES CON VECTORES
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Vectores unitarios
Realizar el producto cruz entre los vectores base
2.2. OPERACIONES CON VECTORES
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Vector unitario asociado a cualquier vector
Ejemplo: Hallar el vector unitario de :
2.2. OPERACIONES CON VECTORES
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Cosenos directores
Ley de la inercia: Todo cuerpo persevera en su estado natural de movimiento rectilíneo o reposo mientras no exista una fuerza neta diferente de cero actuando sobre él.
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2.4. LEYES DE NEWTON
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2.4. LEYES DE NEWTON
Segunda ley: Cuando se ve desde un marco de referencia inercial, la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa.
Solo valida en sistemas de masa constante
Ley completa para sistemas de masa variable
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2.4. LEYES DE NEWTON
Ley de acción reacción: Si dos objetos interactúan, la fuerza F12 que ejerce el objeto 1 sobre el objeto 2 es igual en magnitud y opuesta en dirección a la fuerza F21 que ejerce el objeto 2 sobre el objeto 1.
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2.5. ALGUNAS FUERZAS ESPECIALES
Peso (w): Es la fuerza ejercida por la tierra sobre los objetos ubicados en su superficie, esta fuerza siempre apunta hacia el centro de la tierra
W
El valor de g es un promedio global, su valor puntual permite determinar yacimientos de minerales entre otras
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2.5. ALGUNAS FUERZAS ESPECIALES
Normal (N): Es una fuerza de reacción que se genera entre los cuerpos y las superficies sobre las que están sostenidos, siempre es normal a la superficie de contacto
W
N
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2.5. ALGUNAS FUERZAS ESPECIALES
Rozamiento (fr): Es una fuerza que se da entre superficies en contacto y se relaciona con la rugosidad de estas y las interacciones eléctricas entre sus moléculas
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2.6. ALGUNAS APLICACIONES DE LAS LEYES DE NEWTON
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Un semáforo que pesa 122N cuelga de un cable unido a otros dos cables sostenidos de un soporte como se muestra en la figura. Los cables superiores son menos fuertes que el cable vertical y se rompen cuando la tensión supera 100N. ¿Permanecerá colgado el semáforo o los cables se romperán?
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Extraiga el diagrama de cuerpo libre del semáforo
En estos casos siempre se ubica el sistema de referencia en el punto de intersección de las cuerdas
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El paso siguiente es obtener las ecuaciones utilizando la primera y segunda ley de Newton
(1)
(2)
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Despejando T2 de la ecuación (1), se tiene
Reemplazando T2 en la ecuación (2 ), despejando y reemplazando en (3)
Se observa que tanto T1 como T2 son menores de 100N, por lo que el semáforo permanecerá suspendido
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En la operación de descarga de un barco, un automóvil de 3500lb es soportado por un cable. Se ata una cuerda al cable en A y se tira para centrar el automóvil sobre la posición deseada. El ángulo entre el cable y la vertical es de 2º, mientras que el ángulo entre la cuerda y la horizontal es de 30º. ¿Cual es la tensión de la cuerda?
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Se emplean tres cables para amarrar el globo de la figura. si se sabe que la tensión del cable AB es de 60lb, determine la fuerza vertical P que el globo ejerce.
Este problema involucra el uso de los cosenos directores de un vector
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Los vectores mostrados tienen las mismas direcciones que las fuerzas aplicadas sobre el globo por las cuerdas, entonces se determinan los respectivos vectores unitarios
AB
AC
AD
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Similarmente se hace con los otros puntos
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F1
F2
F3
Los vectores unitarios permite escribir las fuerzas hechas por las cuerdas, así:
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Ahora es posible realizar la suma de fuerza en cada eje aplicando la segunda ley
F1
F2
F3
P
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Dos masas están conectadas por una cuerda de masa despreciable que pasa por una polea sin fricción como se muestra en la figura. si m1=2kg, m2=6kg, Ɵ=55° y el coeficiente de fricción es 0,2. Determine la aceleración de los cuerpos y la tensión de la cuerda
Note que en este caso es posible que los cuerpos estén en movimiento
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2.7. CLASIFICACIÓN DE FUERZAS
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2.7. CLASIFICACIÓN DE FUERZAS