Física de Newton en la ingeniería industrial

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla [pic 1][pic 2]

Preparatoria “2 de octubre de 1968”

Física para ingeniería

Física de Newton aplicada en ingeniería industrial

Carlos Olvera Gama

3° “E” Vespertino

26/09/2016

Introducción

La física es la ciencia que se ocupa de los principios fundamentales del universo. Es el origen sobre el que nacen ciencias como la astronomía, biología, química, geología, etc.

Desde los tiempos del físico y matemático inglés Isaac Newton, los filósofos de las ciencias naturales habían intentado comprender la naturaleza de la materia y su interacción en algunos modelos. Gracias a esta ciencia se puede entender de una mejor manera cómo funciona realmente este universo.

La física no es sólo una ciencia teórica; sino también una ciencia experimental. Como toda ciencia, busca que sus conclusiones puedan ser demostrables mediante experimentos; dando origen así a una ley o tesis.

El estudio de ésta es la base para el desarrollo de cualquier ingeniería, ya sea civil, industrial, mecánica, etc. La física y la ingeniería son disciplinas que están fuertemente relacionadas entre sí. Sin los conocimientos que brinda el estudio de la física no existirían una ingeniería.

Física de Newton aplicada en ingeniería industrial

Para hablar de ingeniería, se necesita saber que esta palabra proviene de “ingenio” que significa tener creatividad, por lo que un ingeniero debe utilizar toda su creatividad para solucionar cualquier problema o situación que se le presente.

La ingeniería industrial se centra en cómo se hace un producto mejorando el “¿cómo?”. Un ingeniero de esta área tiene la capacidad de diseñar, desarrollar, implementar y supervisar proyectos de todo tipo, optimizando recursos, ya sea en cuanto a materiales, mano de obra o cual sea el proyecto, con el nivel más alto posible de productividad, lo que implica que se lleve a cabo en el menor tiempo posible. Haciendo uso del manejo de procesos, tiempos, métodos y movimientos. Empleando así la física, tal como la aplicación de fuerzas, el uso de energía, mecánica o el estudio de movimientos.

En la Principia Mathematical, obra de Isaac Newton en 1687, se realizan las primeras descripciones del movimiento como son los conceptos de velocidad, de fuerza motriz, de la relatividad, la importancia del tiempo y del espacio, entre otros. También en la obra se reconocen los trabajos de Galileo como por ejemplo la descripción del movimiento parabólico y la de aceleración. En esta obra se describen las bases del estudio del movimiento y que son las conocidas tres leyes de Newton.

Algunos de los más grandes hallazgos de Isaac Newton como el cálculo diferencial, la gravitación universal o las leyes de la mecánica son hoy en día conocimiento actual y eficaz para comprender el mundo físico.

Los productos que provienen de los trabajos de ingeniería se fundamentan en leyes descritas por la física, como por ejemplo el motor de un auto se basa en las leyes de la termodinámica; el transporte aéreo, en la ley de la conservación de la energía; la televisión digital, en las leyes de la mecánica cuántica, entre otros.

La física de Newton demostró que las leyes que gobiernan el movimiento de la tierra son las mismas que gobiernan el movimiento de los cuerpos celestes, dando nacimiento así a la mecánica clásica. Las leyes de Newton se aplican para analizar el movimiento de los objetos por la influencia de una fuerza. Principalmente estas leyes fundamentan la mecánica de Newton donde estas tiene una gran importancia dentro de la ingeniería industrial.

La primera ley de Newton dice que: “Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él” (Isaac Newton, 1687). Con esto se dice que se necesitan fuerzas para cambiar el estado natural de un cuerpo. Un claro ejemplo de este principio aplicado en la ingeniería industrial es cuando un ingeniero calcula la distancia de un producto con otro en una banda transportadora, tomando en cuenta la inercia que este tendrá por el movimiento de la banda.

La segunda ley del movimiento de Newton expresa que: “El cambio de movimiento es directamente proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime” (Isaac Newton, 1687). Esta ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento actúa una fuerza neta: la fuerza modificará el estado de movimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección. Éste principio se relaciona en la ingeniería industrial cuando en una línea de producción es necesario el movimiento de un objeto, al tener que calcular la fuerza necesaria para llevar ese objeto hasta cierto punto. Aplicando una fuerza a un cuerpo, se puede apreciar dos efectos: el cuerpo se desplaza y el cuerpo gira (con respecto a la referencia elegida). Tales movimientos no son causados solamente por la fuerza que se ha aplicado, sino que es efecto de todas las fuerzas que actúan significativamente sobre dicho cuerpo. En otras palabras, dichos movimientos son efecto de la fuerza resultante que actúa sobre el cuerpo.

...