Mecánica: fuerza y ondas

[pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

Física

SEMANA 1

Mecánica: fuerza y ondas

Todos los derechos de autor son de la exclusiva propiedad de IACC o de los otorgantes de sus licencias. No está permitido copiar, reproducir, reeditar, descargar, publicar, emitir, difundir, poner a disposición del público ni utilizar los contenidos para fines comerciales de ninguna clase.

[pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13]

APRENDIZAJE ESPERADO

∙        Identificar el concepto básico de fuerza.

∙        Calcular  una  determinada  fuerza  en  un  sistema  dinámico, utilizando procedimientos matemáticos.

∙        Identificar los conceptos relacionados a ondas y sonido.

∙        Interpretar mediante ejemplos de la vida cotidiana, las ondas y los tipos de ondas.

[pic 14]

APRENDIZAJE ESPERADO..................................................................................................................... 2

INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 4

1.        FUERZA ........................................................................................................................................ 5

1.1        Definición ........................................................................................................................ 5

1.2        LA FUERZA COMO VECTOR.............................................................................................. 5

1.3        UNIDAD EN EL SISTEMA MKS .......................................................................................... 6

1.4        CÁLCULO DE FUERZAS EN UN SISTEMA DINÁMICO ........................................................ 7

2.        DFINICIÓN DE ONDAS Y SONIDO............................................................................................... 10

2.1        ONDAS ........................................................................................................................... 10

2.2        EJEMPLOS ...................................................................................................................... 10

2.3        ONDAS MECÁNICAS ...................................................................................................... 12

2.4        EL SONIDO ..................................................................................................................... 12

COMENTARIO FINAL.......................................................................................................................... 17

REFERENCIAS ..................................................................................................................................... 18

INTRODUCCIÓN

En ingeniería y sus ramas existen diferentes conceptos físicos, por lo que siempre es importante poder estar familiarizado con ellos. En esta semana son dos los temas a tratar: primero se hará una introducción al concepto de fuerza y luego una descripción de las ondas.

La fuerza es un concepto fundamental en física que ayuda a entender el movimiento. En este documento se explicará cómo hacer uso de vectores para describir la fuerza, lo que será útil para determinar la magnitud de una fuerza y calcular fuerzas equivalentes en un sistema dinámico.

Las ondas son uno de los fenómenos más fascinantes en física y el poder entenderlas y modelarlas ha sido un trabajo de cientos de años, ya que es una temática que es transversal  a  muchas  ramas  de  la  física, desde la física newtoniana hasta la mecánica cuántica, pasando por el electromagnetismo o la termodinámica. En este documento se hará una descripción de las ideas fundamentales detrás de una onda, se mencionarán los tipos más relevantes y se revisarán ejemplos que ayuden a su comprensión.

1. FUERZA

1.1 DEFINICIÓN

La fuerza es una magnitud física y probablemente el más fundamental de los conceptos científicos que se utiliza para describir muchos de los fenómenos de la naturaleza. La fuerza por sí sola no existe y es necesaria la presencia de un objeto, una masa, para que esta se manifieste. La fuerza es una magnitud vectorial, es decir, posee magnitud o módulo, dirección y sentido, por tal razón, para un procedimiento matemático adecuado es necesario el uso de los vectores.

1.2 LA FUERZA COMO VECTOR

Como ya ha sido mencionado, la fuerza es un vector, por ende, todo lo que se ha revisado sobre vectores es aplicable a las fuerzas, en particular, lo que se ha visto de suma de vectores y módulo.

Un instrumento utilizado para medir la magnitud o módulo de una fuerza es el dinamómetro. La figura 1 muestra un ejemplo de cómo interactúa este instrumento con diferentes fuerzas y se puede ver que para el último ejemplo de la figura la fuerza F3 es la suma vectorial de las fuerzas F1 y F2.

Figura 1. Gráfica de cómo se suman las fuerzas.

...