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El Movimiento A Través De La Historia

Hace más de 2000 años, los antiguos científicos griegos estaban familiarizados con algunas de las ideas de la física que estudiamos en la actualidad.

-->El movimiento según Aristóteles (384-322 a. c.)

Aristóteles dividió el movimiento en dos clases principales: El movimiento natural y el movimiento violento.

aristoteles

Las afirmaciones de Aristóteles  acerca del movimiento fueron el comienzo del pensamiento científico, y aunque él no creía que fueran definitivas acerca del tema, durante casi 2000 años sus seguidores consideraron sus ideas como fuera de toda duda. Aristóteles también decía que la Tierra no se movía, pues la Tierra debe estar en su lugar propio y como es inconcebible que haya una fuerza capaz de moverla, resultaba bastante claro que la Tierra no se movía.

-->Copérnico y la Tierra en movimiento.

En este ambiente intelectual Nicolás Copérnico (1473-1543), astrónomo polaco, formuló su teoría sobre el movimiento de la Tierra. Dedujo que la forma más sencilla de explicar los movimientos observados del Sol, la Luna y los planetas por el cielo es suponiendo que la Tierra y otros planetas describen círculos al rededor del Sol. Durante años desarrollo sus ideas sin hacerlas públicas, por dos razones fundamentales. La primera fue que tenía miedo de ser perseguido; una teoría tan distinta de la opinión común con seguridad se tomaría como un ataque al orden establecido. La segunda razón fue que él mismo tenía serias dudas, porque no podía reconciliar la idea de una Tierra en movimiento con las ideas que prevalecían acerca del movimiento. Finalmente, el los últimos días de su vida. Mandó a la imprenta su De Revolutionibus. El primer ejemplar de su famosa exposición llegó a él el día de su muerte: el 24 de mayo de 1543.

-->Galileo y la Torre inclinada.

Fue Galileo (1564-1642), el principal científico de principios del siglo XVII, quien dio crédito a la idea de Copérnico de una Tierra en movimiento. Lo logró desacreditando las ideas aristotélicas sobre el movimiento.  Galileo demolió con facilidad la hipótesis de Aristóteles acerca de la caída de los cuerpos. Se dice que Galileo dejó caer objetos de varios pesos desde lo más alto de la Torre inclinada de Pisa, y luego comparó las caídas. Al contrario de la aseveración de Aristóteles, Galileo encontró que una piedra con el doble de peso que otra no caía con el doble de rapidez. A excepción del pequeño efecto de la resistencia del aire, encontró que los objetos de distinto peso, cuando se sueltan al mismo tiempo, caían untos y llegaban al suelo en el mismo momento.

--> Los planos inclinados de Galileo

Era básico para Aristóteles que un objeto requiere de un empuje o un tirón para mantenerse en movimiento. Y fue este principio básico el que rechazó Galileo al decir que si no hay interferencia para un objeto en movimiento, se mantendrá moviéndose en línea recta por siempre; no hace falta un empujón, ni tracción ni fuerza. Galileo demostró esta hipótesis experimentando con el movimiento de varios objetos sobre planos inclinados. Dedujo entonces que las esferas que ruedan por un plano horizontal ni se aceleran ni se desaceleran. La esfera llega al reposo finalmente no por su “Naturaleza”, sino por a fricción. Cuando avía menos fricción, el movimiento de los objetos duraba más. Dedujo que en ausencia de la fricción o de otras fuerzas contrarias, un objeto en movimiento horizontal continuaría moviéndose indefinidamente.

Galileo observó que una esfera, soltada desde el reposo en la parte superior de un plano inclinado hacia abajo, rodaba hacia abajo y después hacia arriba por la pendiente inclinada hacia arriba, hasta que casi llegaba a su altura inicial. Dedujo que sólo la fricción evitaba que subiera hasta llegar exactamente a la misma altura, porque cuanto más lisos fueran los planos, la esfera llegaría más cerca  a la misma altura original.

plano inclinado 1

A continuación redujo el ángulo del plano inclinado hacia arriba. De nuevo la bola subió casi hasta la misma altura, pero tuvo que ir más lejos. Con reducciones adicionales del ángulo obtuvo resultados parecidos: Para alcanzar la misma altura, la esfera tenía que llegar más lejos cada vez.

plano inclinado 2

Entonces se preguntó: “si tengo un plano horizontal largo: ¿hasta donde debe llegar la esfera para alcanzar la misma altura inicial?”

plano inclinado 3

Como el movimiento de bajada de la esfera en el primer plano es igual en todos los casos, su rapidez al comenzar a subir por el segundo plano es igual en todos los casos. Si sube por una pendiente más inclinada pierde su rapidez rápidamente. En una pendiente menos inclinada la pierde con más lentitud, y rueda durante mayor tiempo. Cuanto menor sea la pendiente de subida, con más lentitud pierde su rapidez.

En el tercer caso, cuando el plano es horizontal, la esfera no debería perder rapidez alguna. En ausencia de fuerzas de retardo, la tendencia de la esfera es a moverse por siempre sin desacelerarse. A la propiedad de un objeto de resistirse a los cambios en el movimiento la llamó INERCIA.

En 1642, varios meses después de la muerte de Galileo, nació Isaac Newton. A los 23 años ya había desarrollado sus famosas leyes de movimiento, que terminaron de demoler las ideas aristotélicas que habían dominado el razonamiento de los mejores pensadores durante casi dos milenios. Estas tres leyes las puedes encontrar más detalladas en las entradas que siguen de ésta, así como también en la entrada “La Dinámica y Leyes De Newton” de física I.

Te dejo un pequeño crucigrama para que retroalimentes la información anterior.

ni%F1o%20estudiando

juego de movimiento

Referencias:

Libro: Física Conceptual

Autor: Paul G. Hewitt

Editorial: Pearson Educación

Décima Edición

La Dinámica y Leyes De Newton

¿QUÉ ES LA DINAMICA?
La dinámica es la parte de la física que se encarga del estudio de las causas que provoca el movimiento de los cuerpos. A estas se las llama FUERZAS y las leyes que regulan este fenómeno (movimiento) se llaman LEYES DE NEWTON.

>>PRIMERA LEY DE NEWTON (Ley de la inercia):
"Todo cuerpo permanece en estado de reposo o moviéndose a menos que exista un agente externo que altere dicho estado."

>>SEGUNDA LEY DE NEWTON (LEY DE LA PROPORCIONALIDAD):
"La aceleración que adquiere un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza que se le aplica y en la misma dirección que ésta."

Esta segunda ley tiene asociada una expresión simbólica a la que identificamos como formula de la segunda ley de Newton.

F=Fuerza en N
m=Masa en kg
a=Aceleración en m/s2

>>TERCERA LEY DE NEWTON (LEY DE ACCION-REACCION):
"A toda acción corresponde una reacción de igual magnitud de direcciones opuestas aplicada a cuerpos diferentes."

>>Es aplicada a cuerpos diferentes

Acción(F)->cuerpo(masa)
Reacción
<-
cuerpo que aplica la fuerza(Acción)


Para este tema es muy importante distinguir dos conceptos que normalmente suelen confundirse, los cuales son MASA y PESO.

La masa(m): Es la cantidad de materia que poseen los cuerpos, que mide una propiedad de la materia llamada INERCIA y que consiste en conservar el estado de movimiento que los cuerpos tiene. Su unidad de medida es el kg en el S.I.U.

El peso(kg):
Es la fuerza con la que la tierra hala los cuerpos hacia su centro con una fuerza llamada gravedad que es debida a la cantidad de masa que los cuerpos tienen, de acuerdo con la ley de la gravitación universal. Su unidad de medida es el Newton y se relaciona con la masa a treves de la segunda ley de Newton.


w=Peso en Newton
m=Masa en kg
g=Aceleración de la gravedad=9.8


LEY DE LA GRAVITACION UNIVERSAL

"Todo objeto en el universo que posea masa ejerce una atracción gravitatoria sobre cualquier otro objeto con masa, independientemente de la distancia que los separe, mientras más masa posean los objetos mayor será la fuerza de atracción, y paralelamente, mientras más cerca se encuentren entre si, será mayor esa fuerza."

>>FUERZA PARALELA(Fp)
Esta fuerza solo se da en los cuerpos sobre planos inclinados:














>>
FRICCION
(f)
Se llama fricción a la fuerza que se opone al movimiento de los cuerpos y que cumple con las llamadas leyes de la fricción las cuales dicen:

PRIMERA LEY:

"La fricción es independiente del tamaño de las superficies en contacto."

SEGUNDA LEY:
"La fricción depende de los materiales de los cuerpos en contacto"

TERCERA LEY:
"La fricción depende del grado de rugosidad de los cuerpos en contacto"
CUARTA LEY:
"La fricción es directamente proporcional a la fuerza normal"




El coeficiente de fricción
(µ) es una constante que depende de los materiales en contacto, se determina experimentalmente utilizando un plano inclinado de ángulo variable.

El coeficiente de fricción normalmente te lo dan en el problema pero cuando no sea así tienes que utilizar la siguiente formula para obtenerlo.



Para movimientos horizontales la fuerza normal (N) es justamente el peso del cuerpo:
Y para movimientos sobre un plano inclinado la fuerza normal (N) es:


Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA)

¿QUÉ ES ACELERACION?

>>
Es la magnitud que mide la tasa de variación de la velocidad respecto del tiempo.
>>
Es la rapidez de un objeto que adquiere durante el transcurso de su movimiento según el tiempo.
>>Es la variación de velocidad en un intervalo de tiempo.


¿QUÉ ES MRUA?
>>
Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado, es aquel en el que un móvil se desplaza sobre una trayectoria recta estando sometido a una aceleración constante.

¿COMO ES LA GRÁFICA (t,d) PARA MRUA?
En ellas se representa el espacio que se recorre, como una función que depende del tiempo.

CARACTERÍSTICAS DEL MRU Y MRUA


MRUA





 
 
TU DEBES DE VER QUÉ FORMULA USAR,

       DEPENDIENDO DE LOS VALORES QUE TENGAS.






EJEMPLO
Un auto parte del reposo y se mueve con aceleración de 4m/s2 durante 4s, durante los próximo 10 segundos se mueve de manera uniforme, se aplican los frenos y el auto des acelera a razón de 8m/s2 hasta que se detiene. Encontrar la distancia total recorrida y construya la gráfica t.v

Este problema es muy interesante ya que tiene la peculiaridad de ser  MRU Y MRUA al mismo tiempo. En la primera parte tenemos una aceleración, por lo tanto es MRUA, en la segunda parte la velocidad es constante, no hay aceleración por lo tanto es MRU, en la tercera parte hay una desaceleración o aceleración negativa, entonces es MRUA.

Delproblema1

Distancia total=d1+d2+d3
A continuación debemos ordenar los datos, analízalos!

Datos

Pon mucha ATENCION a lo que viene!
parte1mrua
Mucho Ojo: la velocidad final de la primera parte, se convierte en la velocidad inicial de la segunda parte, la cual permanece constante.
parte2mru

Mucho Ojo: la velocidad constante de la segunda parte, se convierte en la velocidad inicial de la tercera parte, y la velocidad final es = 0 ya que se detiene.

parte3mrua

Distancia total=32+160+16=208

 


EJERCICIOS
>> Un auto parte del reposo y se desplaza con aceleración de 1m/s2 durante 1s. Apaga el motor y el auto frena debido a la fricción durante 10s. con aceleración de -5cm/s2.
Entonces se aplican los frenos y el auto se detiene en 5seg más.

Calcular la distancia total recorrida por el auto.

>>Un avión al partir, recorre 600m en 1seg si suponiendo que la aceleración es constante.
Hallar la velocidad de despeje y la aceleración.

>>Un cohete parte del reposo con aceleración constante en 30seg y con una velocidad final de 588m/s. Hallar la aceleración y la distancia recorrida.

Concepto De Movimiento y Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)

CONCEPTOS
>>Partícula: Es un punto material, sin estructura al que se asocia un cuerpo que se mueve.
Da clic en la imagen para verla mejor.

INTRODUCCION





Velocidad=Distancia/Tiempo
V=d/t
V=20m/10s
V=2m/s
GRAFICA

Debes de tomar como eje Y = Distancia y eje X= Tiempo

MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME (MRU)
>>Características
-->Velocidad constante
-->Trayectoria recta
FORMULAS













EJEMPLO
Dos corredores se mueven en línea recta, inicialmente están separados por 20m, el más adelantado se mueve a 54km/hr y el otro a 72km/hr. Determinar el punto de encuentro y el tiempo en el que ocurre.

1-
Construir un esquema del problema planteado.

2-Convertir las unidades a metros/segundos.
Este paso solo se hace cuando hay velocidades con km/hr
-->Conversión de Va=54km/hr
-->Conversión de Vb=72m/hr

3-Hacer una tabla de tiempo(s) y otra de distancia(m) usando las formulas de MRU.
4-Realizar una gráfica para encontrar el punto de encuentro y el tiempo en que ocurre.
5-Verificar la respuesta con las formulas de MRU.
<<Resultado = 4s,80m>>
EJERCICIOS

1->>Dos ciudades están separadas en línea recta por 144km, simultáneamente parten de cada ciudad dos autos en la misma dirección con velocidades de 72km/hr y 90km/hr, de tal forma que siguiendo en línea recta ambos móviles se encuentren. Determinar el tiempo y la posición en la que ambos móviles se encuentran.

2->>
Determinar los puntos de encuentro y los tiempos de encuentro para:
a)-Ma y Mb
b)-Mb y Mc
c)-Ma y Mc
Cuando>>
  • Va=18m/s
  • Vb=12m/s
  • Vc=8m/s

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