Informe de Dinamica 01

5/20/2018 Informe de Dinamica 01

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DINMICA INGENIERA CIVIL - UNJBG - 2013

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NDICE

1. INTRODUCCIN................................................................................................................ 2

2. OBJETIVO........................................................................................................................... 2

3. CUESTIONARIOS.............................................................................................................. 2

3.1. EXPLIQUE LA DIFERENCIA ENTRE ESTTICA Y DINMICA........................ 2

3.1.1. Esquema general de la Dinmica y Esttica:................................................. 2

3.1.2. La mecnica newtoniana................................................................................... 2

3.1.3. Cuadro comparativo entre la Esttica y Dinmica........................................ 3

3.2. EXPLIQUE EL CONCEPTO DE CINEMTICA Y CINTICA............................. 4

3.2.1. CINEMTICA...................................................................................................... 4

3.2.2. CINTICA............................................................................................................ 4

3.3. CULES SON LAS LEYES QUE RIGEN LA DINMICA? ................................ 5

3.3.1. Primera ley de Newton o Ley de la inercia..................................................... 5

3.3.2. Segunda ley de Newton o Ley de fuerza........................................................ 6

3.3.3. Tercera ley de Newton o Ley de accin y reaccin...................................... 8

3.4. COMO PROFESIONAL DE LA ING. CIVIL, INDIQUE LA IMPORTANCIA DELA DINMICA....................................................................................................................... 10

4. CONCLUSIONES............................................................................................................. 10

5. RECOMENDACIONES .................................................................................................... 11

6. BIBLIOGRAFA Y ENLACES.......................................................................................... 11


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1. INTRODUCCIN

El presente informe terico corresponde al curso de Dinmica en la escuela de

Ingeniera Civil de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann.

El informe consta de la descripcin de conceptos de cinemtica y cintica,

diferencias entre la esttica y dinmica, las leyes que rigen sobre la Dinmica

como la importancia que tiene en la Ingeniera Civil.

2. OBJETIVO

Desarrollar los siguientes cuestionarios:

- Explique la diferencia entre esttica y dinmica.- Explique el concepto de cinemtica y cintica.

- Cules son las leyes que rigen la dinmica?

- Como Ing. Civil, indique la importancia de la dinmica.

3. CUESTIONARIOS

3.1. EXPLIQUE LA DIFERENCIA ENTRE ESTTICA Y DINMICA.

3.1.1. Esquema general de la Dinmica y Esttica:

3.1.2. La mecnica newtoniana (mecnica clsica) es la rama principal de la

llamada Fsica Clsica, dedicada al estudio de los movimientos y estados

en que se encuentran los cuerpos. Describe y predice las condiciones de

reposo y movimiento debido a la accin de las fuerzas.

Se divide en tres partes:


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- Cinemti ca:Estudia las diferentes clases de movimiento de los cuerpos sin

atender a las causas que lo producen.

- Dinmic a:Estudia las causas que originan el movimiento de los cuerpos

(Fuerza y energa).

- Es tti ca:Est comprendida dentro del estudio de la dinmicay analiza las

causas que permiten el equilibrio de los cuerpos.

3.1.3. Cuadro comparativo entre la Esttica y Dinmica

ESTTICA DINMICA

Esttica es un vocablo de origen griego,

de statikos que significa estacionado o

quieto o en equilibrio. Algo decimos que

est esttico, cuando se halla inmvil,carente de movimiento.

Dinmica es una palabra que

reconoce su origen en el trmino

griego dynamos cuyo significado

es el de potencia o fuerza. Seaplica a todo aquello que es gil y

movedizo.

La esttica es una rama de la ciencia

Fsica que estudia cmo actan las

fuerzas sobre los cuerpos quietos o en

equilibrio.

La dinmica es una rama de la

ciencia Fsica que se ocupa del

estudio las causas que originan el

movimientode los cuerpos

(Fuerza y energa).

Las leyes que rigen en la esttica:

Primera ley de Newton (Ley de inercia)

Todo cuerpo permanece en su estado de

reposo, o de movimiento uniforme en

lnea recta, excepto si sobre l actan

fuerzas.

Tercera ley de Newton (Ley de accin-

reaccin) Cuando un cuerpo ejerce una

fuerza, que llamaremos accin, sobre

otro, ste a su vez, ejerce sobre el

primero otra fuerza, que llamaremos

reaccin, de igual mdulo, direccin, pero

de sentido contrario.

Las leyes que rigen en la Dinmica:

1ra, 2da y Tercera Ley de Newton.

Segunda Ley de Newton (Ley de la

fuerza)La aceleracin de una

partcula es proporcional a la

fuerza resultante que acta sobre

ella y tiene la direccin y sentido de

dicha fuerza.


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3.2. EXPLIQUE EL CONCEPTO DE CINEMTICA Y CINTICA

3.2.1. CINEMTICA.- La Cinemtica es la parte de la Mecnica que se encarga

del estudio de movimiento de los sistemas materiales independientemente

de las causas que lo producen.

Estudiala posicin y los cambios de posicin en el tiempo de los sistemas,

es decir, las propiedades intrnsecas del movimiento (aquellas que se

pueden expresar mediante las magnitudes fundamentales longitud y

tiempo). No consideran otras magnitudes fundamentales. Es, en cierta

medida, una prolongacin de la Geometra a la que se aade el variable

tiempo.

Su objetivo es expresar los atributos o propiedades cinemticas de lossistemas como funciones de la variable temporal.

Aparicin de la Cinemtica como disciplina se desglosa de la Mecnica

para independizar el estudio de las propiedades puramente geomtricas de

los sistemas del resto de propiedades mecnicas.

3.2.2. CINTICA.- Estudio de fuerzas en sistemas en movimiento.

La Cintica es la parte de la Mecnica encargada de definir y calcular

los atributos cinticos de un sistema material arbitrario X en un movimientodado.

Recalcar el hecho de que no existe ninguna restriccin sobre el tipo de

movimiento, y eso incluye al referente del mismo, hasta el punto de que

ser habitual usar un movimiento genrico que satisfaga las ligaduras

geomtricas. El movimiento real que tenga el sistema vendr determinado a

posteriori por las ecuaciones generales de la Dinmica.

Con el movimiento, adems de las magnitudes de la geometra de

masas, hacemos intervenir el tiempo, por lo que ya tenemos las tres

magnitudes fundamentales de la Dinmica: masa, longitud y tiempo.

Los atributos cinticos de inters van a ser:

- Cantidad de movimiento

- Momento cintico

- Energa cintica

Cantidad de movimiento.- En mecnica newtoniana se define la cantidad de

movimiento lineal como el producto de la masa por la velocidad.


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Momento cintico.- Enmecnica newtoniana,el momento angular de una

partcula o masa puntual con respecto a un punto O del espacio se define

como el momento de su cantidad de movimiento con respecto a ese

punto. Normalmente se designa mediante el smbolo . Siendo el vector

que une el punto o con la posicin de la masa puntual, ser:

Energa cintica.- Es aquella energa que posee

debido a su movimiento. Se define como eltrabajo necesario para acelerar

un cuerpo de una masa determinada desde el reposo hasta la velocidad

indicada. La energa cintica de una masa puntual depende de sumasa

y sus componentes del movimiento. Se expresa en julios (J). 1 J =

1 kgm2/s2. Estos son descritos por la velocidad de la masa puntual, as:

3.3. CULES SON LAS LEYES QUE RIGEN LA DINMICA?

3.3.1. Primera ley de Newton o Ley de la inercia

La primera ley del movimiento rebate la idea aristotlica de que un

cuerpo slo puede mantenerse en movimiento si se le aplica una fuerza.

Newton expone que:

Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme

y rectilneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas

impresas sobre l.

Esta ley postula, por tanto, que un cuerpo no puede cambiar por s solo

su estado inicial, ya sea en reposo o en movimiento rectilneo uniforme, a

menos que se aplique una fuerza o una serie de fuerzas cuyo resultante no

sea nulo sobre l. Newton toma en cuenta, as, el que los cuerpos en

movimiento estn sometidos constantemente a fuerzas de roce friccin, que

los frena de forma progresiva, algo novedoso respecto de concepcionesanteriores que entendan que el movimiento o la detencin de un cuerpo se

deba exclusivamente a si se ejerca sobre ellos una fuerza, pero nunca

entendiendo como est a la friccin.

En consecuencia, un cuerpo con movimiento rectilneo uniforme implica

que no existe ninguna fuerza externa neta o, dicho de otra forma; un objeto

en movimiento no se detiene de forma natural si no se aplica una fuerza

sobre l. En el caso de los cuerpos en reposo, se entiende que su

velocidad es cero, por lo que si esta cambia es porque sobre ese cuerposea ejercida una fuerza neta.
http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_newtonianahttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_un_vectorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cantidad_de_movimientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_%28f%C3%ADsica%29http://es.wikipedia.org/wiki/Masahttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Masahttp://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_%28f%C3%ADsica%29http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Cantidad_de_movimientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_un_vectorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_newtoniana


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Ejemplo, para un pasajero de un tren, el interventor viene caminando

lentamente por el pasillo del tren, mientras que para alguien que ve pasar el

tren desde el andn de una estacin, el interventor se est moviendo a una

gran velocidad. Se necesita, por tanto, un sistema de referencia al cual

referir el movimiento.

La primera ley de Newton sirve para definir un tipo especial de sistemas

de referencia conocidos como Sistemas de referencia inerciales, que son

aquellos sistemas de referencia desde los que se observa que un cuerpo

sobre el que no acta ninguna fuerza neta se mueve con velocidad

constante.

En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia inercial,

puesto que siempre hay algn tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos,

pero siempre es posible encontrar un sistema de referencia en el que el

problema que estemos estudiando se pueda tratar como si estuvisemos

en un sistema inercial. En muchos casos, por ejemplo, suponer a un

observador fijo en la Tierra es una buena aproximacin de sistema inercial.

Lo anterior porque a pesar que la Tierra cuenta con una aceleracin

trasnacional y rotacional estas son del orden de 0.01 m/s^2 y en

consecuencia podemos considerar que un sistema de referencia de un

observador dentro de la superficie terrestre es un sistema de referencia

inercial.

3.3.2. Segunda ley de Newton o Ley de fuerza

La segunda ley del movimiento de Newton dice que:

El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y

ocurre segn la lnea recta algo largo de la cual aquella fuerza se imprime.


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Esta ley explica qu ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya

masa no tiene por qu ser constante) acta una fuerza neta: la fuerza

modificar el estado de movimiento, cambiando la velocidad en mdulo o

direccin. En concreto, los cambios experimentados en el momento lineal

de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan ella

direccin de esta; esto es, las fuerzas son causas que producen

aceleraciones en los cuerpos. Consecuentemente, hay relacin entre la

causa y el efecto, esto es, la fuerza y la aceleracin estn relacionadas.

Dicho sintticamente, la fuerza se define simplemente en funcin del

momento en que se aplica a un objeto, con lo que dos fuerzas sern

iguales si causan la misma tasa de cambio en el momento del objeto.

En trminos matemticos esta ley se expresa mediante la relacin:

Dnde: P es el momento lineal

Fnetla fuerza total o fuerza resultante.

Suponiendo que la masa es constante y que la velocidad es muy inferior

a la velocidad de la luz la ecuacin anterior se puede reescribir de la

siguiente manera:

Sabemos que P es el momento lineal, que se puede escribir m.V, donde mes la masa del cuerpo y V su velocidad.

Consideramos a la masa constante y podemos escribir aplicando estas

modificaciones a la ecuacin anterior:

, Que es la ecuacin fundamental de la dinmica, donde la

constante de proporcionalidad, distinta para cada cuerpo, es su masa de

inercia. Veamos lo siguiente, si despejamos m de la ecuacin anterior

obtenemos que mes la relacin que existe entre y. Es decir la relacin que

hay entre la fuerza aplicada al cuerpo y la aceleracin obtenida. Cuando un

cuerpo tiene una gran resistencia a cambiar su aceleracin (una gran

masa) se dice que tiene mucha inercia. Es por esta razn por la que la

masa se define como una medida de la inercia del cuerpo.


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Por tanto, si la fuerza resultante que acta sobre una partcula no es

cero, esta partcula tendr una aceleracin proporcional a la magnitud de la

resultante y en direccin de sta. La expresin anterior as establecida es

vlida tanto para la mecnica clsica como para la mecnica relativista, a

pesar de que la definicin de momento lineal es diferente en las dos

teoras: mientras que la dinmica clsica afirma que la masa de un cuerpo

es siempre la misma, con independencia de la velocidad con la que se

mueve, la mecnica relativista establece que la masa de un cuerpo

aumenta al crecer la velocidad con la que se mueve dicho cuerpo.

De la ecuacin fundamental se deriva tambin la definicin de la unidad

de fuerza o newton(N). Si la masa y la aceleracin valen 1, la fuerza

tambin valdr 1; as, pues, el newton es la fuerza que aplicada a una masa

de un kilogramo le produce una aceleracin de 1 m/s. Se entiende que la

aceleracin y la fuerza han de tener la misma direccin y sentido. La

importancia de esa ecuacin estriba sobre todo en que resuelve el

problema de la dinmica de determinar la clase de fuerza que se necesita

para producir los diferentes tipos de movimiento: rectilneo uniforme (m.r.u),

circular uniforme (m.c.u) y uniformemente acelerado (m.r.u.a).

Si sobre el cuerpo actan muchas fuerzas, habra que determinar

primero el vector suma de todas esas fuerzas. Por ltimo, si se tratase de

un objeto que cayese hacia la tierra con una resistencia del aire igual a

cero, la fuerza sera su peso, que provocara una aceleracin descendente

igual a la de la gravedad.

3.3.3. Tercera ley de Newton o Ley de accin y reaccin

Con toda accin ocurre siempre una reaccin igual y contraria: o sea,

las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en

sentido opuesto.


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La tercera ley es completamente original de Newton (pues las dos

primeras ya haban sido propuestas de otras maneras por Galileo, Hooke y

Huygens) y hace de las leyes de la mecnica un conjunto lgico y

completo. Expone que por cada fuerza que acta sobre un cuerpo

(empuje), este realiza una fuerza de igual intensidad, pero de sentido

contrario sobre el cuerpo que la produjo. Dicho de otra forma, las fuerzas,

situadas sobre la misma recta, siempre se presentan en pares de igual

magnitud y de direccin, pero con sentido opuesto. Este principio

presupone que la interaccin entre dos partculas se propaga

instantneamente en el espacio (lo cual requerira velocidad infinita), y en

su formulacin original no es vlido para fuerzas electromagnticas puesto

que estas no se propagan por el espacio de modo instantneo sino que lo

hacen a velocidad finita "c".

Es importante observar que este principio de accin y reaccin relaciona

dos fuerzas que no estn aplicadas al mismo cuerpo, produciendo en ellos

aceleraciones diferentes, segn sean sus masas. Por lo dems, cada una

de esas fuerzas obedece por separado a la segunda ley. Junto con las

anteriores leyes, sta permite enunciar los principios de conservacin del

momento lineal y del momento angular.

Ejemplo: Cuando damos una patada a un baln, la fuerza hacia

adelante que el pie ejerce sobre l lo lanza en su trayectoria, pero sentimos

la fuerza que el baln ejerce sobre nuestro pie. Si damos una patada a una

roca, el dolor que sentimos se debe a la fuerza que la roca ejerce sobre

nuestro pie.


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3.4. COMO PROFESIONAL DE LA ING. CIVIL, INDIQUE LA IMPORTANCIA

DE LA DINMICA

a) Empezando por la dinmica pura (cinemtica), tiene aplicacin en el

trazado de carreteras(radio de curvas dependiendo de la velocidad de

proyecto, distancias de frenado, etc.).

b) En el clculo dinmico de estructuras, como por ejemplo los puentes

de FFCC (ferrocarriles) y carreteras cuando entra un tren de cargas.

c) Con relacin a lo anterior, puede considerarse en el clculo ssmico,

como un anlisis dinmico de estructuras (edificios, chimeneas, etc).

d) Tambin existe clculos dinmicos en estructuras afectadas de

fenmenos pulsatorios, como oleaje (en diques) y viento (en puentes).

e) En anlisis de vigaspor mtodos dinmicos y de energa.

f) Diseo de represas, puertos (movimiento de las olas); impacto de

aviones al aterrizar, y de carros sobre bandas divisorias de autopistas.

g) Diseo dinmico torres de trasmisin elctrica.

h) Vibradores de concreto, o maquinaria de sacar petrleo.

i) Aparatos o equipos para demoler edificios.

j) Codos de tuberas y otros aditamentos similares.

4. CONCLUSIONES

- La esttica y la Dinmica son ramas de la mecnica clsica o newtoniana,

La Esttica estudia el equilibrio de los cuerpos, es decir, aquellos cuerpos

que se encuentran tanto en reposo como en movimiento con velocidad

constante; mientras que la Dinmica estudia los cuerpos acelerados,

aunque se puede establecer el equilibrio dinmico mediante la introduccin

de las fuerzas de inercia.

- La cinemtica es una rama de la fsica que estudia las leyes delmovimiento (cambios de posicin) de los cuerpos, sin tomar en cuenta las

causas que la producen, mientras la cintica estudia las causas que

provocan el movimiento de un objeto o cuerpo.

- Las leyes que rigen la dinmica son la 1ra, 2da y 3ra Ley de Newton.

- Hay una variedad de aplicaciones de la Dinmica en la Ingeniera Civil,

como por ejemplo en trazado de carreteras, calculo dinmico de

estructuras, clculo ssmico, anlisis de vigas, diseo de represas, etc.
http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica


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5. RECOMENDACIONES

- Se recomienda hacer la descripcin de conceptos de la esttica y dinmica

con bibliografas bsicas y actuales para poner en tela de juicio los

conceptos, ya que solo se han regido con las leyes de Isaac Newton o

fsica clsica.

- Se recomienda revisar la dinmica newtoniana modificada (MOND).

- Investigar sobre la mecnica ondulatoria; disciplina que establece que las

partculas en movimiento son ondas que pueden producir fenmenos de

interferencia y difraccin.

- Se recomienda revisar la dinmica molecular, debido a ello no hay esttica

o cuerpo en equilibrio en absoluto.

6. BIBLIOGRAFA Y ENLACES

http://fisicalucia.blogspot.com/

http://www.jfinternational.com/mf/leyes-newton.html

http://recursostic.educacion.es/newton/web/

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htm

http://es.wikipedia.org
http://fisicalucia.blogspot.com/http://www.jfinternational.com/mf/leyes-newton.htmlhttp://recursostic.educacion.es/newton/web/http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htmhttp://es.wikipedia.org/http://es.wikipedia.org/http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/default.htmhttp://recursostic.educacion.es/newton/web/http://www.jfinternational.com/mf/leyes-newton.htmlhttp://fisicalucia.blogspot.com/

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