miércoles, 21 de diciembre de 2016

Movimiento Armónico Simple: ecuación de la velocidad

Equació de la velocitat:
V(t)=A*w*cos(w*t+ф)

La gráfica de la velocidad expresa la velocidad de un objeto que oscila a medida que pasa el tiempo.
La A es la distancia que hay entre el punto máximo y el punto de equilibro, por esto, -A también se podría explicar cómo la distancia entre el punto mínimo y el de equilibrio. La w representa la pulsación de este movimiento, que se puede relacionar con la frecuencia (f=w:2π). El período de un moviemiento armónico es el tiempo que tarda en hacerse una oscilación complete, y entonces aplicando su fórmula obtendríamos la w (T= 2π:w). Por último, ф representa la elongación en el instante inicial, y la podemos encontrar sustituyendo el tiempo por cero (t=0) y encontrando phí a partir de la ecuación de la elongación.

Después de haber definido cada una de sus componentes, hemos de resaltar cuando la velocidad adquiere su máxima y mínima velocidad. Cuando el cos equivale a 0 su velocidad será la mínima, es decir, 0 m/s. Esto es debido a que si en la ecuación se multiplican todo entre sí, si una parte de ello es 0, todo te dará 0. Su máxima velocidad se encuentra cuando el cos es igual a 1. Esto se puede explicar porque la velocidad será más grande cuando haya recorrido todo su período y será en su punto más lejano del inicial. Es decir, cuando haya recorrido más trazado porque llevara todo el impulso y toda la velocidad que habrá ido sumándose a lo largo de la oscilación. Y al ser el punto más lejano, no hay valor más grande del coseno que cuando es 1. 




Observando la gráfica podemos ver que en el punto más lejano del incial, es decir, el final del período, la velocidad es máxima (cos=1), y cuando el punto es cuando t=0, por tanto, el putno incial, la velocidad es igual a zero (v=0). Por último, también podemos decir que la velocidad es mínima cuando la elongación es igual a A, es decir cuando se encuentra en el punto más alto. 

Equación de la Elongación cuando ϕ0 empieza en el máximo


En esta ecuación  y(t)=Asin(wt+ϕ0), podemos ver que hay ϕ lo que significa que la ecuación empieza en una y diferente de 0. 
Cuando ϕ es igual a la elongación máxima, lo que significa que la gráfica empieza en y=A, podemos decir que y(t)=Acos(wt)
Esto es cierto porque si ϕ0 es igual a π/2 nos da que sin(wt+π/2)=cos(wt)
Comparación entre el MCU y el MAS
En este applet se puede apreciar perfectamente la comparación del MCU y del MAS. 
Cuando un punto está realizando un movimiento circular uniforme (MCU), su proyección en el eje Y está realizando un movimiento armónico simple (MAS).
MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE


  •  GRÁFICA ELONGACIÓN-TIEMPO
Ecuación elongación: x(t)=Asin(wt+ϕo
A =elongación máxima (amplitud). Representa la distancia máxima a la posición de equilibrio. 
w = frecuencia angular o pulsación 
t =tiempo
ϕ= Es una fase que permite encontrar la posición en el instante 0 t = 0 

-Suponemos que la fase inicial es cero, esta imagen representa la gráfica de la posición con respecto al tiempo en m.a.s. Esta gráfica se puede representar mediante el seno o el coseno.

x= Asin(2π/T·t)  

x=Acos(2π/T·t+π/2)

Cuando el movimiento tiene el valor máximo de x, el sin(wt+ϕo)= 1

EJERCICIO TÍPICO MAS

Un móvil describe un mas entre los puntos P1(1,0) Y P2 (-1,0). La frecuencia del movimieto es 0,5 hz e inicialmente se encuentra en el punto P2. hallar:

a)  La pulsación: (omega) se encuentra a aprtir de la frecuencia ya que su ecuación depende de la w.

w= f2π ----> w= 0,53 · 2π   ; w=π rad/s

b) La ecuación de la elongación en función del tiempo

la ecuación es: y(x)= Asin(wt+ φ) ;  y(x)= 1 sin(πt+ φ) ; nos falta el phi: y(x) = 1 sin (πt+ π/2)

la phi es en tiempo 0 la posicion en al que se encuentra, y en este caso se encuentra en pos.0 : 0=1 sin(πt+ φ) 

; -1 =sin(π·0+ φ) 
-1= sin φ   ; φ= π/2 rad.

c)velocidad del móvil en funcion del tiempo

v(t)= Aw cos(wt+ φ) ; v(t)= 1π  cos(πt+ π/2)

e) velocidad máxima 

cuando hay velocidad máxima, el cos=1, entonces: v= 1π · 1
                                                                            v= 1π m/s



MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE






El movimiento armónico simple, también llamado movimiento vibratorio es un movimiento oscilatorio de trayectoria recta.


Related image

La ecuación de la elongación del movimiento armónico simple corresponde con la ecuación del seno, pero como la elongación máxima no es 1 entonces multiplicamos el seno por una constante A, la amplitud, que es la elongación máxima, de tal manera que cuando el seno es 1 la elongación es igual a A. Como las oscilaciones no son iguales para todos los is de movimientos, ya que tienen periodos (T) diferentes, el tiempo se multiplica por una constante, la pulsación, ω=2π·f, siendo la frecuencia (f=T/2). Si cuando el tiempo es 0, la elongación no es 0, 
entonces necesitamos una constante que se sume a la ωt, para que cuando el tiempo sea 0, la fase del 
movimiento sea igual a esta constante, que recibe el nombre de φo.

Por lo tanto, la ecuación del movimiento armónico simple es:

y(t)=A·sin(ωt+φo)

sábado, 12 de noviembre de 2016

Movimiento parabólico



Hemos estudiado la cinemática de un salto de longitud efectuado por Dani:





El gráfico representa la trayectoria del salto de Dani, es decir la coordenada Y en función de la coordenada X. Podemos observar que su posición inicial es (0,0) y a medida que salta aumenta la X y la Y hasta llegar al punto máximo, donde su velocidad será 0 y empezará a descender gracias a la fuerza de la gravedad. 
El movimiento parabólico se puede estudiar como composición de dos movimientos: MRU en la componente X y MRUA en la componente Y, donde influye la aceleración de la gravedad.



jueves, 10 de noviembre de 2016

MCU/MCUA

Un movimiento circular es aquel en que la unión de las posiciones de un cuerpo a lo largo del tiempo (trayectoria) genera una curva en la que todos sus puntos se encuentran a la misma distancia R de un mismo punto llamado centro.


Tanto en el MCU como en el MCUA trabajamos con las siguientes variables:


        -Radio (r): Distancia de un punto de la trayectoria al centro, lo calculamos en metros.
        -Posición angular ( ): Valor del ángulo recorrido, lo calculamos en radianes.
        -Velocidad angular ( ): Número de ángulos que recorre en un segundo, en rad/s.
        -Aceleración angular ( ): Cambio que experimenta la velocidad angular por el tiempo, lo calculamos en rad/s2
        -Velocidad lineal (v): Es la velocidad propia de la partícula y un vector tangente a la trayectoria, lo calculamos en m/s.
        -Aceleración tangencial (At): Mide los cambios de la velocidad en el tiempo, lo calculamos en m/s2.
        -Aceleración normal (An): Es aquella que refleja el cambio que se produce en la dirección de la velocidad con el tiempo, lo calculamos en m/s2.
        -Periodo ( ): Tiempo que tarda en dar una vuelta, lo calculamos en segundos.
        -Frecuencia ( ): Número de vueltas que recorre en 1 segundo, lo calculamos en Hz.





-MCU: Movimiento circular uniforme.                      -MCUA: Movimiento circular uniformemente acelerado.
            
 Características    

                    α = 0 ...  At = 0                                                                    α ≠ 0 ... At ≠ 
α = constante                w = constante                                                                                                w  constante               
                 v = constante                                                                                 v ≠ constante
          

 Ecuaciones:

                  θ(t) = θ0  + w . t                                                                   θ(t) = θ+ W. t + 1/2 . α . t 2

                  W = W0                                                                                                                                w(t) = W0  α . t


          Otras fórmulas:


                  w = v/r ; v = w . r                                                                  At = α . r = constante       

                  w = Δθ / Δt                                                                               α = Δw / Δt
                  θ = s/r                                                                                      T = 2π / w
                                                                                                          f = w / 2π ; w = f . 2π


viernes, 4 de noviembre de 2016

Movimiento Parabólico

MOVIMIENTO PARABÓLICO 

El movimiento parabólico es todo aquel movimiento en el que la trayectoria es una parábola. Es un movimiento de 2 dimensiones que se puede descomponer en 2 tipos  de movimientos: 
  • MRU: Es el movimiento que corresponde a la dirección horizontal (eje X). No tiene aceleración porque la velocidad es constante y la velocidad es constante porque no existe ninguna otra fuerza que actué sobre el cuerpo y pueda alterar su velocidad.
           Ecuaciones:          X = X0+ V0 · t                V = V0x




  • MRUA: Es el movimiento que corresponde a la dirección vertical (eje Y). En este si que hay aceleración constante ya que actúa la fuerza de la gravedad (9,8 m/s2).
           Ecuaciones:        Y = Y0 + V0y · t + ½ a t 2             V = V0y + a t



*Para calcular la V0x  i  V0y  se utilizan las formulas siguientes:

Según como sea el movimiento parabólico existen 3 casos distintos con diferentes características cada uno.




1.  Este movimiento es simétrico respecto al eje situado en el punto de la altura máxima. La altura inicial y final son la iguales. Los dos ángulos que se forman también son iguales. 

2.  El movimiento empieza a una cierta altura del suelo y acaba en una altura diferente. No hay V0y  porque no existe ninguna fuerza inicial que vaya hacia abajo. Toda la velocidad inicial es la V0x

3.  El movimiento empieza a una cierta altura y es lanzado hacia arriba, va perdiendo velocidad hasta que en la altura máxima ya no tiene velocidad y finalmente cae mientras gana velocidad hasta que choca con el suelo. Existe  V0y  i  V0x  porque como es lanzado hacia arriba hay una fuerza que actúa sobre el eje Y.  


Aquí hay un vídeo donde se explica muy bien el movimiento parabólico:








MOVIMIENTO PARABÓLICO 

El movimiento parabólico es todo aquel movimiento en el que la trayectoria es una parábola. Es un movimiento de 2 dimensiones que se puede descomponer en 2 movimientos distintos, uno por cada componente

  • MRU: Es el movimiento que corresponde a la coordenada horizontal (eje X). No tiene aceleración porque la velocidad es constante y la velocidad es constante porque no existe ninguna otra fuerza que actué sobre el cuerpo y pueda alterar su velocidad.
           Ecuaciones:          X = X0+ V0 · t                V = V0x




  • MRUA: Es el movimiento que corresponde a la dirección vertical (eje Y). En este si que hay aceleración y es constante. Por ejemplo cuando actúa la fuerza de la gravedad, la aceleración será g = 9,8 m/s2
           Ecuaciones:        Y = Y0 + V0y · t + ½ a t 2             V = V0y + a t



*Para calcular la V0x  i  V0y  se utilizan las formulas siguientes:


Según como sea el movimiento parabólico existen 3 casos distintos con diferentes características cada uno.




1.  Este movimiento es simétrico respecto al eje situado en el punto de la altura máxima. La altura inicial y final son la iguales. Los dos ángulos que se forman con el eje X también son iguales. 

2.  El movimiento empieza a una cierta altura del suelo con una velocidad inicial horizontal. No hay V0y  porque no existe ninguna fuerza inicial que vaya hacia abajo. Toda la velocidad inicial es la V0x

3.  El movimiento empieza a una cierta altura y es lanzado hacia arriba, va perdiendo velocidad hasta que en la altura máxima ya no tiene componente vertical de la velocidad y finalmente cae mientras gana velocidad hasta que choca con el suelo. Existe  V0y  i  V0x  porque es lanzado hacia arriba.  


Aquí hay un vídeo donde se explica muy bien el movimiento parabólico:








jueves, 3 de noviembre de 2016

Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado : MRUA

Tal como el titulo indica, el MRUA se dará cuando un cuerpo avance en una trayectoria recta con aceleración constante.  Puede ser de dos tipos :
1- Caída libre de un cuerpo ( donde la aceleración siempre será la gravedad (-9,8 m/s2) ).
2- Un móvil que acelera a una aceleración determinada. por el movimiento del cuerpo.
LA VELOCIDAD
 - Cambia de manera uniforme
 - Se expresa en el SI (m/s)
 
 -ECUACIÓN : v=v0+at v=v 0 +at 
   Dónde...
                 - v es la velocidad final
                 - v0 es la velocidad inicial ( con la que empieza el movimiento)
                 -  a es la aceleración o también podría ser g en el caso de que fuera caída libre
                 - t es el intervalo de tiempo en el que se estudia el movimiento
                                          GRÁFICA V-T , la velocidad augmenta con el paso del tiempo.
Resultado de imagen de graficas mrua
LA POSICIÓN
-se expresa en el SI (m)
- es dónde empieza ( x0) y dónde acaba (x),esta ecuación sirve para saber la posicion en función del tiempo.
-FÓRMULA: x= x0+v0 ⋅ t + 1/2 a ⋅ t2          
                                 
                                          GRÁFICA X-T:
Resultado de imagen de graficas mrua


RESUMEN: El MRUA es un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado muy simple únicamente con 4 componentes que pueden variar y que dependen una de la otra : v ,t , x y a/g.
Se podría resumir a partir de estas 2 ecuaciones útiles:v=v 0 +at 

                                                              
                                                              v= v0 + a⋅ t
                                                             x= x0+v0 ⋅ t + 1/2 a ⋅ t2     


v=v 0 +at 
EJEMPLO DE EJERCICIO RESUELTO






























2 

MOVIMIENTO CIRCULAR

Dibujo del movimiento circularUn movimiento es circular cuando su trayectoria es circular, una circunferencia. Al contrario que en el MRU o MRUA, no calculamos la distancia en el sistema de coordenadas cartesiano sino que lo hacemos desde el centro de la circunferencia. Definimos el radio desde el origen de la circunferencia hasta el extremo de la periferia, se representa con una r minúscula. El radio es la distancia desde el eje central al extremo de la circunferencia.






Posición 


En el instante (t) el objeto se encuentra en un punto determinado y su posición viene dada por el ángulo theta. Theta es igual a la longitud del arco dividido por el radio de la circunferencia. 










Velocidad angular

La velocidad angular es el cociente entre el desplazamiento del cuerpo y el tiempo que ha tardado en recorrerlo.  Se representa con la ω = omega. Su unidad son radianes/segundos.






Velocidad tangencial

La velocidad tangencial es un vector, cuyo módulo que resulta del producto de la velocidad angular por el radio de la circunferencia.

Fórmula de la velocidad angular en el movimiento circular







Aceleración angular

La aceleración angular es la diferencia entre el cambio de velocidad angular con la que se mueve el cuerpo y el tiempo que tarda en efectuar el cambio. Su unidad son radianes/segundos al cuadrado.








Aceleración tangencial

La aceleración tangencial solo existe cuando encontramos la velocidad tangencial por lo tanto cuando aumenta la velocidad angular. Solo hay aceleración tangencial en el movimiento circular uniformemente acelerado (MCUA). La aceleración tangencial es el producto de la aceleración angular y el radio de la circunferencia.




Aceleración centrípeta o normal

Se dirige hacia el centro de la circunferencia. La aceleración normal es perpendicular a la velocidad tangencial. Su módulo nunca varia porque el radio no cambia, tiene la misma dirección que el radio pero sentido contrario. Siempre hay aceleración normal porque, a diferencia del movimiento rectilíneo, varia constantemente la dirección del vector. 

Fórmula de la aceleración centrípeta en el movimiento circular







Período
El período es el tiempo que tarda el objeto en dar una vuelta completa. Se representa con una T mayúscula y su unidad son segundos.
Fórmula del período en el movimiento circular




Frecuencia

La frecuencia son las vueltas que da el cuerpo en un segundo. Se representa con una F mayúscula y su unidad son vueltas.


F = 1/T


Ejemplo para poder hacer un problema incluyendo la frecuencia, el periodo y la velocidad angular:




jueves, 13 de octubre de 2016

MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME (MRU)


EL MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME (MRU)



Un movimiento rectilíneo uniforme (m.r.u.) es aquel que tiene su velocidad constante y su trayectoria es una línea recta. Esto implica que:


  •         El espacio recorrido es igual que el desplazamiento.
  •          En tiempos iguales se recorren distancias iguales.
  •          La rapidez es siempre constante y coincide con el módulo de la      velocidad.


Resultado de imagen de graficas mru




Velocidad

En los m.r.u. la velocidad del cuerpo es constante y por tanto igual a la velocidad inicial. Su unidad en el Sistema Internacional (S.I.) es el metro por segundo (m/s).



Velocidad= incremento de la posición/ incremento del tiempo



Posición


Su unidad en el Sistema Internacional (S.I.) es el metro (m) y se obtiene por medio de la siguiente expresión:

x=x0+vt
donde:
  •          x0 es la posición inicial.
  •         v es la velocidad que tiene el cuerpo a lo largo del movimiento.
  •         t es el intervalo de tiempo durante el cual se mueve el cuerpo.