FISICA SEMANA 4

María Trujillo 010645033Ing Industrial y Admo.

Aceleración centrípeta (ac): Es la aceleración que mantiene al objeto en movimiento circular. Apunta hacia el centro de la circunferencia y su magnitud se calcula mediante la fórmula ac = v^2/r.

Velocidad tangencial (v): Es la velocidad del objeto en la dirección tangente a la circunferencia. Se mide en metros por segundo (m/s).

Frecuencia (f): Es el número de vueltas completas que el objeto realiza en un segundo. Se mide en hertz (Hz).

Periodo (T): Es el tiempo que tarda el objeto en dar una vuelta completa alrededor de la circunferencia. Se mide en segundos (s).

ω = 2πf, T = 1/f v = ωr.

Velocidad angular (ω): Es la rapidez con la que el objeto se desplaza alrededor de la circunferencia. Se mide en radianes por segundo (rad/s).

Radio (r): Es la distancia entre el centro de la circunferencia y el objeto en movimiento.

movimiento en el cual un objeto se desplaza en una trayectoria circular con una velocidad constante; la rapidez del objeto se mantiene constante, pero su dirección cambia continuamente, lo que significa que experimenta una aceleración centrípeta constante hacia el centro de la trayectoria circular.

movimiento circular uniforme (MCU)

donde y es la posición vertical, V₀y es la velocidad inicial en la dirección vertical, g es la aceleración gravitacional y t es el tiempo transcurrido.

y = V₀y t - 1/2 gt²

un objeto se lanza hacia arriba o hacia abajo con una velocidad inicial en la dirección vertical, la aceleración en el tiro vertical es constante y tiene un valor de aprox. 9.8 m/s², considerando la gravedad terrestre.

Tiro vertical

donde y es la posición vertical, g es la aceleración gravitacional y t es el tiempo transcurrido.

y = 1/2 gt²

un objeto se deja caer desde una altura sin ninguna velocidad inicial en la dirección vertical, la aceleración en la caída libre es constante y tiene un valor de aprox. 9.8 m/s², considerando la gravedad terrestre.

La Caída libre

movimiento de proyectiles bajo la influencia de la gravedad

Industria manufacturera

Electrónica de consumo

Dispositivos médicos

nos indica que la velocidad lineal es igual al producto de la velocidad angular por el radio.

v = ω * r

es la rapidez con la que un objeto se desplaza a lo largo de la trayectoria circular. Se mide en metros por segundo (m/s).

se define como la rapidez con la que un objeto rota alrededor de un eje. Se mide en radianes por segundo (rad/s).

movimiento circular uniforme (MCU)

Electrodomésticos

Automóviles

la velocidad lineal (v)

La velocidad angular(ω)

Por lo tanto, la pelota tardará aproximadamente 1.02 segundos en alcanzar su altura máxima, que será de aproximadamente 5.1 metros sobre el suelo.

y = Vi * t + 1/2 * a * t² y = 10 m/s * 1.02 s + 1/2 * (-9.8 m/s²) * (1.02 s)² y ≈ 5.1 m

Luego, podemos usar la ecuación de posición para encontrar la altura máxima:

t = 10 m/s / 9.8 m/s² ≈ 1.02 s

Resolviendo para t, obtenemos:

Vf = Vi + at 0 m/s = 10 m/s - 9.8 m/s² * t

para encontrar el tiempo que tarda en alcanzar su altura máxima:

Vo = 10 m/sg= -9.8 m/s²Vf= 0 m/s

Caida libre: Imagina que lanzas una pelota hacia arriba desde el suelo con una velocidad inicial de 10 m/s. ¿Cuánto tiempo tardará en alcanzar su altura máxima y cuál será esa altura?

Al colocar el sistema de referencia en el punto de partida, la posición inicial del objeto será cero y la aceleración debido a la gravedad será negativa. Esto facilita el análisis del movimiento, ya que las ecuaciones se simplifican y se vuelven más fáciles de trabajar.El definir el sistema de referencia en el punto de partida, podemos utilizar las ecuaciones de movimiento uniformemente acelerado (MUA) de manera más directa, ya que la aceleración es constante y negativa.

Caída Libre y tiro vertical

Ejemplos

Se puede considerar un sistema bidimensional, implica que se necesitan al menos dos dimensiones para analizar el movimiento, las dimensiones horizontal (x) y vertical (y) para describir la trayectoria del proyectil.

se caracteriza por una velocidad horizontal constante y una velocidad vertical que varía constantemente bajo la influencia de la gravedad.

Movimiento de un objeto lanzado al espacio sin fuerza de propulsión propia, sigue una trayectoria curva llamada parábola debido a la influencia de la gravedad.

Movimiento de proyectiles (tiro parabólico)

encontrar el tiempo en el cual la velocidad final será cero, ya que en ese momento la pelota alcanzará su altura máxima.

utilizar la ecuación de la velocidad en función del tiempo en el tiro vertical:

Tiro vertical: Supongamos que lanzas una pelota hacia arriba desde el suelo con una velocidad inicial de 20 m/s y queremos determinar la altura máxima que alcanzará.

Aplicación

v = v0 - gt

Vo = 20 m/sg = 9.8 m/s2Vf= 0 m/s

Caída Libre y tiro vertical

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El sonido es una forma de energía que se produce cuando hay vibraciones en un medio; el aire, el agua o cualquier otro material. Estas vibraciones se propagan en forma de ondas sonoras.

ondas gravitacionales, que son perturbaciones en el espacio-tiempo y están relacionadas con la teoría de la relatividad de Einstein, se propagan a través del espacio y se generan por eventos cósmicos masivos, como la colisión de agujeros negros.

ondas electromagnéticas; no necesitan un medio material específico para propagarse, ya que son oscilaciones de campos eléctricos y magnéticos, viajan a través del espacio vacío, como es el caso de la luz y las ondas de radio.

ondas mecánicas, como las ondas en un resorte, se propagan a través de un medio material: sólido, líquido o gaseoso. Las partículas del medio oscilan alrededor de un punto fijo, transmitiendo la energía de una partícula a otra sin que haya transporte neto de materia..

Una fuente de energía como un objeto en movimiento o una fuente sonora, provoca vibraciones en el medio, estas vibraciones se propagan en forma de ondas.

movimiento oscilatorios

λ ≈ 0.779 m

λ = 343 m/s / 440 Hz

λ = v / f

d) Una guitarra produce una nota musical con una frecuencia de 440 Hz. Calcula la longitud de onda de esta onda sonora en el aire. Considere que la velocidad del sonido en el aire a temperatura ambiente es aproximadamente 343 ms.

R = (30 m/s)2(sin2(45°)/(9.8 m/s²) R = 91.74 mts

R= Vi2​⋅sin(2θ)​/g

Alcance horizontal (R)

h = (30 m/s)2(sin)(45°)/2(9.8 m/s²) h = 32.44 mts

h= Vi2​⋅sin2(θ)​/2g

Altura máxima (h)

c) Un proyectil es lanzado con un ángulo de 45° y una velocidad inicial de 30 ms. Calcula la altura máxima alcanzada y el alcance horizontal.

Velocidad justo antes de tocar el suelo: v = g \cdot t Sustituyendo t = 4.52 segundos: v = 9.8 m/s\cdot 4.52segV = 44.3 m/s

t= √2y/gt = √(2)(100m)/9.8 m/s²t= 4.52 s

La ecuación del tiempo de vuelo para un objeto en caída libre es:

y = 1/2 gt²

b) Un objeto se deja caer desde una altura de 100 metros. Calcula el tiempo que tarda en llegar al suelo y su velocidad justo antes de tocar el suelo.

La velocidad lineal (v) en el borde de un disco giratorio se calcula c/ la fórmula: v=ω⋅r donde: ω es la velocidad angular, yr es el radio del disco. Dado ω = 5 rad/s y el radio (r) es de 2 mts, v=5rad/s⋅2m=10m/s

a) Un disco tiene una velocidad angular constante de 5 rads. Calcula la velocidad lineal en el borde del disco si su radio es de 2 metros.

El siguiente gráfico corresponde a la velocidad durante la caída libre, poniendo un sistema de coordenadas con el origen en el piso y dirigido hacia arriba, es decir la velocidad tiene signo negativo.

Velocidad de propagación: Es la velocidad a la que se desplazan las ondas sonoras en un medio determinado.

Timbre: Es la cualidad que nos permite distinguir entre diferentes fuentes sonoras, como una guitarra, un piano o una voz humana.

Amplitud: Es la medida de la energía transportada por una onda sonora, decibelios (dB).

Frecuencia: Es la cantidad de ciclos o vibraciones completas que ocurren en un segundo, hercios (Hz)

Las características del sonido nos permiten percibir y distinguir diferentes tipos de sonidos en nuestro entorno. Además, son fundamentales en campos como la música, la acústica y la ingeniería de sonido.

la velocidad angular y la velocidad lineal están relacionadas directamente a través del radio de la trayectoria circular. A medida que aumenta la velocidad angular o el radio, la velocidad lineal también aumenta.

relación entre la velocidad angular y la velocidad lineal

El MCU se caracteriza por tener un radio de giro constante, una velocidad angular constante y un periodo de tiempo constante para completar una vuelta completa.

MCU, se caracteriza:

Tecnología militar

En el ámbito militar, el movimiento de proyectiles es fundamental en el diseño y uso de armas de largo alcance, como los misiles balísticos. Estos misiles siguen trayectorias parabólicas y se lanzan con un ángulo y una velocidad específicos para alcanzar su objetivo. Además, el cálculo de la trayectoria de proyectiles también se utiliza en el diseño de sistemas de defensa antiaérea y en la planificación de ataques estratégicos.

En el gráfico consideramos velocidad inicial nula. Si realizamos un ejercicio completo de tiro vertical y caída libre, hay que tener en cuenta que en el tiro vertical sí tenemos velocidad inicial, pero la caída libre es otro movimiento que comienza justamente cuando esa velocidad es cero.

Las ondas son esenciales para transmitir información a través de diferentes medios; la radio, las ondas electromagnéticas se generan en la estación de radio y se propagan por el espacio hasta llegar a nuestros receptores, permitiéndonos escuchar la música o los programas. En la telefonía móvil, las ondas electromagnéticas se utilizan para transmitir señales de voz y datos entre los teléfonos móviles y las antenas de las redes de comunicación. Además, las ondas también son esenciales en la tecnología de Wi-Fi, donde las ondas electromagnéticas se utilizan para transmitir datos de forma inalámbrica entre dispositivos.

En los instrumentos musicales, las ondas son fundamentales para producir y transmitir el sonido, una guitarra, las cuerdas vibran al ser pulsadas, generando ondas sonoras que se propagan a través del aire y llegan a nuestros oídos, permitiéndonos percibir el sonido.La calidad del sonido producido depende de las características de las ondas, como su frecuencia y amplitud.