Relación Cinemática: Magnitudes Lineales y Angulares

Esta relación viene definida por el radio de rotación. Por tanto, para convertir una magnitud lineal en angular o viceversa, es necesario conocer el radio de rotación, que es la distancia entre el eje de giro y el punto cuyo desplazamiento lineal, velocidad tangencial o aceleración tangencial deseamos conocer. Las expresiones que relacionan estas magnitudes son:

Como consecuencia de lo anterior, podemos deducir que en aquellas circunstancias en las que se pueda aumentar el radio de rotación sin disminuir la velocidad angular, se incrementará la velocidad tangencial. Esto es muy útil en el lanzamiento de objetos o artefactos y en golpes donde se pretende obtener el máximo alcance,... Continuar leyendo "Relación entre Magnitudes Cinemáticas Lineales y Angulares en el Movimiento" »

VELOCIDAD MEDIA

Aportaciones de Galileo Galilei

A la Física

Galileo realizó contribuciones fundamentales que sentaron las bases de la mecánica moderna:

• La oscilación pendular.
• El movimiento uniforme.
• El movimiento de caída libre.
• El movimiento de los proyectiles.
• El principio de relatividad galileana.

A la Astronomía

Galileo tuvo la enorme ventaja de disponer de un telescopio que le permitió ver lo que antes nadie había visto. Los resultados aparecen en 1610 en su obra Sidereus Nuncius:

• Descubrió los cuatro satélites de Júpiter y las fases de Venus, y ambos descubrimientos daban la razón a Copérnico.
• Pudo observar la superficie de la Luna y las manchas solares, por lo que los astros no eran cuerpos perfectos, compuestos de éter, con superficies lisas e

Fundamentos de Cinemática Lineal

La cinemática lineal es el estudio del movimiento lineal. Las magnitudes que se emplean son: posición, desplazamiento, trayectoria, velocidad y aceleración.

Vectores en Cinemática Lineal

1. Vector posición (r͐): Une el punto o posición donde se encuentra el móvil en cada instante con el origen del sistema de referencia. Define la posición que ocupa una partícula en cada instante.

2. Vector desplazamiento (Δr͐): Diferencia entre dos vectores posición (posición final - posición inicial). Para que exista desplazamiento, debe haber una diferencia entre la posición inicial y final. Δr͐ = r͐2 - r͐1

3. Trayectoria: Es la línea que describe un móvil en su movimiento o el conjunto de posiciones.

Velocidad:

. Ecuación de Bernoulli

Fórmula General:

P+12ρv2+ρgh=constanteP + \frac{1}{2} \rho v^2 + \rho g h = \text{constante}P+21​ρv2+ρgh=constante

Entre dos puntos:

P1+12ρv12+ρgh1=P2+12ρv22+ρgh2P_1 + \frac{1}{2} \rho v_1^2 + \rho g h_1 = P_2 + \frac{1}{2} \rho v_2^2 + \rho g h_2P1​+21​ρv12​+ρgh1​=P2​+21​ρv22​+ρgh2​

• PPP: presión (Pa)
• ρ\rhoρ: densidad del fluido (kg/m³)
• vvv: velocidad del fluido (m/s)
• ggg: gravedad (9.81 m/s²)
• hhh: altura desde un plano de referencia (m)

Ejemplo de Bernoulli:

Un fluido con ρ=1000 kg/m3\rho = 1000 \, \text{kg/m}^3ρ=1000kg/m3 fluye entre dos puntos.
En el punto 1:

• P1=200,000 PaP_1 = 200{,}000 \, \text{Pa}P1​=200,000Pa
• v1=2 m/sv_1 = 2 \, \text{m/s}v1​=2m/s
• h1=5 mh_1 = 5 \, \text{m}h1​=

Conceptos Fundamentales de la Fuerza

La fuerza es toda causa capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo, o de producir una deformación en él. Su unidad de medida es el newton (N).

Tipos de Materiales

• Rígidos: No modifican su forma cuando actúa sobre ellos una fuerza.
• Elásticos: Los materiales recuperan su forma original cuando deja de actuar la fuerza que los deforma.
• Plásticos: Al cesar la fuerza que los deforma, los materiales no recuperan su forma original y quedan deformados permanentemente.

Elasticidad y Ley de Hooke

La elasticidad es una propiedad general de la materia que permite a los cuerpos deformarse cuando están sometidos a una fuerza y recuperar su forma inicial cuando la causa de la deformación desaparece.... Continuar leyendo "Conceptos Fundamentales de la Fuerza y las Leyes de la Dinámica" »

Física: Estudio de la Materia y sus Interacciones

La física estudia las propiedades de la materia y sus interacciones mutuas, con el fin de explicar las propiedades generales de los cuerpos y de los fenómenos naturales sin cambiar su naturaleza.

Conceptos Fundamentales

• Física: Estudia las propiedades de la materia y sus interacciones.
• Conceptos Fundamentales:
  • Espacio-Longitud: Propiedad que define la extensión de un objeto.
  • Tiempo-Intervalo de Duración: Duración de un evento.
  • Materia-Masa: Cantidad de materia en un objeto.

Medición

La medición es un proceso básico de la ciencia que consiste en comparar un patrón seleccionado con el objeto y fenómeno, para ver cuántas veces el patrón está contenido en esa magnitud.

• Mediciones Directas:

¿En qué consistíó el experimento de Thompson?

Thompson diseño un experimento con la finalidad de determinar la relación q/m mediante la aplicación de campos eléctricos y magnéticos.

Thompson fijo valores de campo eléctrico y determino los valores de campo magnético que hacen que los rayos catódicos finalicen en el mismo punto en que lo harían sin la intervención de los campos

Thomson concluyo que:

Los rayos catódicos no son iones de los gases enrarecidos sino que deben ser fragmentos de los átomos

No son un fragmento cualquiera sino un fragmento que es el mismo para todos los átomos. Es decir, forma parte de todos los átomos y se le denomino electrón

El estudio de la relación q/m de los rayos canales revelo que su valor dependía... Continuar leyendo "Diferencia entre el modelo de Dalton y el de Thomson" »

Guías de Onda (GO)

Las Guías de Onda (GO) son estructuras que consisten de un solo conductor. Se utilizan comúnmente dos tipos: de sección rectangular y de sección circular. La guía de onda es más efectiva a frecuencias más bajas. Son ideales para transmitir señales con bajas pérdidas, por lo que se usan en microondas, a pesar de su ancho de banda limitado y mayor volumen comparado con líneas impresas o coaxiales para la misma frecuencia.

Las GO permiten la creación de diversos dispositivos como acopladores direccionales, filtros y circuladores.

Sus formas pueden ser elípticas, rectangulares o redondas. El ancho (a) determina el rango de frecuencia de la guía de onda, y el alto (b) o dimensión pequeña determina la capacidad de... Continuar leyendo "Propagación de Energía en Guías de Onda: Modos, Dispositivos y Aplicaciones" »

Ejercicios de Convertidores CC/CC

Ejercicio 3: Convertidor Boost

Un convertidor CC/CC Boost opera a 5 kHz y proporciona 150 V a una carga de 25 Ω desde una fuente de 40 V. La inductancia es de 200 µH. Se considera despreciable el rizado y los semiconductores son ideales. Calcular el ciclo de trabajo (D) sabiendo que opera en MCC (Modo de Conducción Continua).

Cálculo:

• V_o = V_i / (1 - D)
• 150 = 40 / (1 - D)
• D = 0,733

Ejercicio 4: Convertidor Buck

Un convertidor CC/CC Buck tiene una frecuencia de 100 kHz y una potencia de salida de 150 W sobre una carga resistiva. La V_i varía entre 20 V y 50 V y la V_o es de 15 V. Calcular el valor mínimo de inductancia que garantiza MCC. Considerar tensión de salida constante y semiconductores ideales.

Cálculo:

• V_o