presentacion de fisica 2, con conceptos e imagenes

Clases de fisica 2

1. Estudios Generales de Ciencias Física 2 / 2021-2 Los profesores del curso Libro electrónico / Física universitaria: volumen I / Sears, Francis Weston (Año: 2013) Capítulo 11: Secciones 11.4 y 11.5 / Páginas: 352 - 358 FÍSICA 2 CAPÍTULO 1: ELASTICIDAD Capítulo 1_Parte 1 1

2. FÍSICA 2 (1FIS04) Estudios Generales de Ciencias CONTENIDO Deformación de un cuerpo uniforme debido a la acción de la fuerza gravitatoria. Deformación de un cuerpo uniforme debido a una fuerza constante (aceleración constante). Un cuerpo acelerado por acción de la fuerza gravitatoria, ¿se llega a deformar? Resumen de resultados conocidos en la deformación de una barra uniforme y de área transversal constante. Principio de superposición para determinar la deformación Capítulo 1_Parte 1 2

3. 8. DEFORMACIÓN DE UN CUERPO UNIFORME DEBIDO A LA ACCIÓN DE LA FUERZA GRAVITATORIA. Capítulo 1_Parte 3 3 FÍSICA 2 (1FIS04) Estudios Generales de Ciencias 1. Se tiene un bloque uniforme de masa M, con área transversal A constante y altura L. PISO HORIZONTAL g : Gravedad terrestre VISTA EN 3 DIMENSIONES (3D) A L final 2. El bloque se coloca sobre el piso horizontal y permanece en reposo. Debido a la fuerza gravitatoria (PESO del bloque) se genera una reacción entre el piso y el bloque, y estas dos fuerzas producen deformación sobre el bloque. PISO HORIZONTAL g : Gravedad terrestre VISTA EN 3 DIMENSIONES (3D) A L A: área transversal constante del bloque uniforme L: altura del bloque sin deformar M ¿LA ALTURA DEL BLOQUE AUMENTA O SE REDUCE? ¿EN CUÁNTO? PROPIO PESO

4. Capítulo 1_Parte 3 4 FÍSICA 2 (1FIS04) Estudios Generales de Ciencias Analicemos el caso de 5 cajas iguales apiladas una encima de la otra. ¿La reducción de las alturas de cada bloque será la misma? De no ser así ¿cuál de los bloques tendrá mayor compresión a lo largo de su altura? ANÁLISIS PREVIO : ¿Cuál de los bloques estará sometido a mayor fuerza de contacto? ¿Los bloques se estiran o se comprimen? CONCLUSIÓN : En este caso los bloques se COMPRIMEN de manera NO UNIFORME, el bloque 5 se comprime menos y el bloque 1 se comprime más. ¿La deformación longitudinal del bloque a lo largo de la altura es la misma en todas su partes? ¿Dónde se deforma más? ¿en la zona más cerca del piso o la zona más alejada del piso? CONCLUSIÓN : Cada diferencial se deforma diferente.

5. Capítulo 1_Parte 3 5 FÍSICA 2 (1FIS04) Estudios Generales de Ciencias PISO x dx dm M’ M’’ A dx dm dW=dm.g R 1 R 2 El diferencial de masa ( dm ) es un elemento de masa muy pequeño. (i.) ANÁLISIS : x L R 1 R 2  R 1 (ii.) RELACIÓN ELÁSTICA LONGITUDINAL (DIFERENCIAL) : Bloque en reposo (EQUILIBRIO:  Fuerzas = 0) DEFORMACIÓN LONGITUDINAL Signo menos (-) porque cada parte del bloque se comprime.     PESO DE DIFERENCIAL ES DESPRECIABLE

6. Capítulo 1_Parte 3 6 FÍSICA 2 (1FIS04) Estudios Generales de Ciencias Bloque en reposo (EQUILIBRIO:  Fuerzas = 0) M’ M’g R 1 R 1 R 2  R 1 (iii.) REACCIÓN R 1 : (iv.) MASA M’ :         VOLUMEN MASA Si el bloque es uniforme, su densidad (  ) es constante y se cumple: NOTA : Debido a que el área transversal del bloque es constante se cumple que la masa es directamente proporcional a su longitud.   TERCERA LEY DE NEWTON Operando: Reemplazando: A M’ x  

7. Capítulo 1_Parte 3 7 Módulo del peso Signo menos (-) porque el bloque se comprime en este caso. FÍSICA 2 (1FIS04) Estudios Generales de Ciencias Finalmente, reemplazando en la ecuación :   Integrando: RESPUESTA En el caso que la barra cuelga del techo: NOTA “TAREA” : Demostrar en el caso en que el bloque cuelga del techo, el valor de la deformación es el mismo que sobre el piso, pero en tracción. R 1 R 2  R 1

8. 9. DEFORMACIÓN DE UN CUERPO UNIFORME DEBIDO A UNA FUERZA CONSTANTE (ACELERACIÓN CONSTANTE). Capítulo 1_Parte 3 8 FÍSICA 2 (1FIS04) Estudios Generales de Ciencias A: área transversal del bloque L: longitud sin deformar Piso horizontal liso A M a Piso horizontal liso F M 2. Luego se aplica una fuerza F constante sobre su extremo derecho y el bloque se comienza a mover con aceleración constante. 1. Se tiene un bloque uniforme de masa M, con área transversal A constante y longitud L inicialmente en reposo.

9. Capítulo 1_Parte 3 9 FÍSICA 2 (1FIS04) Estudios Generales de Ciencias Piso horizontal liso F a dm M’ M’’ dm R 1 R 2 (i.) ANÁLISIS : x dx x L dx (ACELERADO:  Fuerzas x = ma x )     MASA DE DIFERENCIAL ES DESPRECIABLE DEFORMACIÓN LONGITUDINAL R 1 R 2  R 1 (ii.) RELACIÓN ELÁSTICA LONGITUDINAL (DIFERENCIAL) : Signo más (+) porque cada parte del bloque se estira. (iii.) REACCIÓN R 1 : (iv.) MASA M’ :         LONGITUD MASA M’ R 1     Pero la aceleración “a” no es dato  

10. Capítulo 1_Parte 3 10 FÍSICA 2 (1FIS04) Estudios Generales de Ciencias Finalmente, reemplazando en la ecuación :   Módulo de la fuerza F Signo más (+) porque el bloque se estira en este caso. F M   (v.) ACELERACIÓN a :   Reemplazando en a (ACELERADO:  Fuerzas x = ma x ) NOTA “TAREA” : Demostrar que en este caso el valor de la deformación es el mismo, pero en compresión. R 1 R 2  R 1 JALA EMPUJA RESPUESTA

11. Capítulo 1_Parte 3 11 FÍSICA 2 (1FIS04) Estudios Generales de Ciencias θ θ ANEXO : NO IMPORTA LA DIRECCIÓN NI SENTIDO DE LA ACELERACIÓN         JALA EMPUJA EMPUJA JALA

12. Capítulo 1_Parte 3 12 FÍSICA 2 (1FIS04) Estudios Generales de Ciencias 10. UN CUERPO EN CAÍDA LIBRE (ACELERADO POR ACCIÓN DE LA FUERZA GRAVITATORIA), ¿SE LLEGA A DEFORMAR? M a = g Piso horizontal Superficie de la Tierra x dm m 1 m 2 W 1 R 1 R 1 R 2 R 2 dW W 2 m 1 m 2 De acuerdo al análisis sobre el dm, las fuerzas R 1 y R 2 son iguales a cero , por lo tanto ninguna parte del bloque se deformará en este caso. Se tiene un bloque uniforme de masa M, con área transversal A constante y longitud L que se encuentra en CAÍDA LIBRE. (ACELERADO:  Fuerzas x = ma x )     NO HAY FUERZAS QUE DEFORMEN EL DIFERENCIAL CONCLUSIÓN

13. Capítulo 1_Parte 3 13 FÍSICA 2 (1FIS04) Estudios Generales de Ciencias 11. RESUMEN DE RESULTADOS CONOCIDOS EN LA DEFORMACIÓN DE UNA BARRA UNIFORME Y DE ÁREA TRANSVERSAL CONSTANTE. CAUSA CONDICIONES DEFORMACIÓN Un par de fuerzas iguales, pero sentidos opuestos RELACIÓN ELÁSTICA - La barra está EQUILIBRIO - F, A, Y, densidad son constantes Una fuerza constante que lo acelera - La barra se mueve con _ ACELERACIÓN CONSTANTE - F, A, Y, densidad son constantes A la acción de la fuerza gravitatoria (peso W) - La barra está en EQUILIBRIO - A, Y, densidad son constantes Su movimiento en Caída libre - La barra está ACELERADA _ POR LA GRAVEDAD PROPIO PESO SOBRE EL PISO COLGADO

14. Capítulo 1_Parte 4 14 FÍSICA 2 (1FIS04) Estudios Generales de Ciencias PROBLEMA 3 Dos barras cilíndricas iguales (1 y 2) de longitud L, sección transversal A, masa M y módulo de elasticidad Y, se encuentran en el campo gravitatorio terrestre (g) y se empujan verticalmente hacia arriba con una fuerza F , tal como se muestra en la figura. Datos : M, L, Y, A. Determine las deformaciones longitudinales para cada barra, e indique en cada caso si se estira o se contrae, cuando F = 4Mg . 12. PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN PARA DETERMINAR LA DEFORMACIÓN PERMITE OBTENER LA DEFORMACIÓN TOTAL SUMANDO LAS DEFORMACIONES PRODUCIDAS POR EFECTOS INDIVIDUALES

15. Capítulo 1_Parte 4 15 FÍSICA 2 (1FIS04) Estudios Generales de Ciencias Hallando la aceleración del sistema conformado por las barras 1 y 2. Hallando el módulo de la reacción R entre las barras analizando la barra 1. 1 R Mg a = g R - Mg = M(g) (i.) CÁLCULO DE LA REACCIÓN ENTRE LAS BARRAS 1 Y 2 : a (ACELERADO:  Fuerzas x = ma x ) 4Mg - 2Mg = 2Ma 2Mg a R = 2Mg

16. Capítulo 1_Parte 4 16 FÍSICA 2 (1FIS04) Estudios Generales de Ciencias 1 R= 2Mg Mg 1 Mg 1 R= 2Mg CAÍDA LIBRE L 1 = 0 BARRA ACELERADA (R) L 2 = =   Por superposición de ambas acciones: L barra 1 = L 1 + -   (ii.) DEFORMACIÓN LONGITUDINAL (PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN) : BARRA 1 RESPUESTA (COMPRESIÓN)

17. Capítulo 1_Parte 4 17 FÍSICA 2 (1FIS04) Estudios Generales de Ciencias 2 Mg 2 R= 2Mg CAÍDA LIBRE L’ 1 =0 BARRA ACELERADA (R) L’ 2 = =   Por superposición de las acciones: L barra 2 = L’ 1 + + -   2 F= 4Mg Mg R= 2Mg 2 F= 4Mg BARRA ACELERADA (F) L’ 3 = =   BARRA 2 RESPUESTA (COMPRESIÓN) (COMPRESIÓN)

18. Capítulo 1_JC 18 FÍSICA 2 (1FIS04) Estudios Generales de Ciencias ANEXO PROBLEMA 3 OTRA MANERA DE APLICAR EL PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN (BARRA 1) (EQULIBRIO) PROPIO PESO BARRA ACELERADA [sobre el piso]

19. Capítulo 1_JC 19 FÍSICA 2 (1FIS04) Estudios Generales de Ciencias     ANEXO PROBLEMA 3 OTRA MANERA DE APLICAR EL PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN (BARRA 2) (EQULIBRIO) (EQULIBRIO) PROPIO PESO RELACIÓN ELÁSTICA BARRA ACELERADA [colgada]

20. Capítulo 1_Parte 3 20 FÍSICA 2 (1FIS04) Estudios Generales de Ciencias PROBLEMA PROPUESTO 1 (“TAREA”) Cuando F = Mg Cuando F = 2Mg Cuando F = 4Mg (RESUELTO EN CLASE) Dos barras cilíndricas iguales (1 y 2) de longitud L, sección transversal A, masa M y módulo de elasticidad Y, se encuentran en el campo gravitatorio terrestre (g) y se empujan verticalmente hacia arriba con una fuerza F , tal como se muestra en la figura. Datos : M, L, Y, A. Determine las deformaciones longitudinales para cada barra, e indique en cada caso si se estira o se contrae.

21. Capítulo 1_Parte 3 21 FÍSICA 2 (1FIS04) Estudios Generales de Ciencias PROBLEMA PROPUESTO 2 (“TAREA”) Un bloque uniforme de longitud L, módulo de Young Y, área transversal A y masa M está sobre un plano inclinado liso. El bloque de masa M es unido a otro bloque de masa 2M a través de una cuerda y una polea ideal. Considere que la cuerda que sujeta al bloque M es paralela al plano inclinado de 37°(ver figura). Determine la deformación longitudinal del bloque en la dirección paralela al plano inclinado.

22. Capítulo 1_JC 22 FÍSICA 2 (1FIS04) Estudios Generales de Ciencias θ LISO         θ LISO “CAÍDA LIBRE” “DEFORMACIÓN POR PROPIO PESO” CASO PARTICULAR 1 ANEXO PROBLEMA PROPUESTO 2 (“TAREA”)       CASO PARTICULAR 2 (ACELERADO POR ACCIÓN DE LA GRAVEDAD) (EQUILIBRIO)