La Física es una de las ciencias naturales, y se le puede definir como la ciencia que estudia la materia, la energía y el espacio, así como las leyes que tienden a modificar su estado y su movimiento sin alterar su naturaleza. El campo de acción de la Física es muy extenso, si consideramos que el Universo y el mundo en el que habitamos están formados por materia y que esta sufre constantes cambios; así, los cambios que ocurren en el medio ambiente se denominan fenómenos. Con esta primera actividad conoceremos los principales modelos físicos del movimiento, su representación, componentes, desplazamiento, velocidad y aceleración. Igualmente comenzaremos a explorar la aplicación de estos tipos de modelos en casos dentro de la Ingeniería en Tecnología Ambiental.
1. Investiga los diferentes modelos físicos del movimiento.
Modelos cinemáticos:
· Representación de datos y uso de modelos.
· Desplazamiento, velocidad y aceleración.
· Movimiento con aceleración constante.
· Movimiento bidimensional: circular y tiro parabólico.
Modelos dinámicos:
· Leyes de Newton:
o Primera ley de Newton o ley de la inercia.
o Segunda ley de Newton o ley de la fuerza.
o Tercera ley de Newton o ley de acción y reacción.
· Ley de la gravedad universal.
· Trabajo y energía.
· Energía cinética y potencial.
· Fuerzas conservativas y no conservativas.
Modelos de fluidos:
· Estática de fluidos.
· Dinámica de fluidos.
2. Describe los conceptos y fenómenos físicos anteriores. Muestra las representaciones tanto gráficas como matemáticas. Identifica ejemplos en tu entorno, en donde se apliquen y consideren, se pongan en práctica los conceptos citados. Además de aplicaciones en el campo de la Ingeniería Ambiental.
3. Elabora una conclusión, en donde reflejes la importancia de la Física, así como sus aplicaciones en el campo de la Ingeniería en Tecnología Ambiental.
| Modelo del movimiento | Descripción del fenómeno | Representación gráfica | Representación matemática | Ejemplo y/o ejercicio | Aplicaciones en la ingeniería ambiental |
| MODELOS CINEMATICOS | |||||
| Representación de datos y uso de modelos. | Estudia el movimiento de los objetos sólidos y su trayectoria en función del tiempo, sin tomar en cuenta el origen de las fuerzas que lo motivan | | | Un cuerpo suspendido de un elástico, como un resorte, cuyo movimiento será armónico simple o complejo dependiendo de las fuerzas que sobre el ejerzamos. | Se puede usar en la verificación de la calidad del agua, también para saber en cuanto tiempo crece un alga que se usa en la producción de ciertos biocombustibles y poder obtener muestras de forma controlada |
| Desplazamiento, velocidad y aceleración. | Desplazamiento: Es en la dirección y distancia en que se desplaza el objeto | | | Al desplazarse un carro en cierta dirección se toma en cuenta el desplazamiento, la velocidad y la aceleración. | En la tecnología ambiental también se deben de utilizar estos vectores, por ejemplo, en el crecimiento de micrófitos en los ríos llevando bitácoras de su desplazamiento, la velocidad en la que se produce y con qué aceleración lo hace |
| Velocidad: Es la rapidez con la que se desplaza el objeto | | ||||
| Aceleración: Es la razón de cambio en la velocidad respecto al tiempo | | ||||
| Movimiento con aceleración constante. | Es cuando un objeto tiene constancia por ende su aceleración promedio y la instantánea son iguales dado que no tiene una pendiente | | | Un automóvil que se desplaza a 100 km/h en diez minutos alcanza una velocidad de 120 km/h | Con esta fórmula podemos medir el movimiento de migración de animales como lo es el Salmon en época de apareamiento. |
| Movimiento bidimensional; circular y tiro parabólico. | Bidimensional. El movimiento en dos dimensiones es cuando la partícula se mueve tanto horizontal como verticalmente
| | Para la dirección horizontal. Para dirección vertical. | Un globo de agua se lanza horizontalmente desde un edificio de 3 pisos de altura | Es indispensable tener el conocimiento de estos movimientos para poder entender ciertos movimientos de maquinarias a nivel industrial |
| Circular. Es cuando el movimiento se define como una circunferencia | | | Una rueda de ferry tiene un movimiento circular | ||
| Parabólico. También es conocido como tiro oblicuo consiste lanzar un cuerpo a cierta velocidad formando un ángulo con la horizontal | | Para el eje x: Para el eje y: | Un chorro de una manguera puede tener un movimiento parabólico. | ||
| MODELOS DINAMICOS | |||||
| Primera ley de Newton o ley de la inercia | Todo cuerpo continuo en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme, a menos que sea obligado a cambiar ese estado por fuerzas que actúan sobre el | | | Un disco de hockey puede ponerse en movimiento gracias a la fuerza y velocidad que se le da con el palo de hockey | En la tecnología ambiental se intenta usar las formas más ecológicas y un ejemplo de ello es el uso del sistema de poleas para el movimiento de peso |
| Segunda ley de Newton o ley de la fuerza | En donde la fuerza es proporcional a la aceleración | | | El empujar un carro es un claro ejemplo de esta ley | Esta ley es usada en las plantas hidroeléctricas, dado que la fuerza de la caída genera electricidad |
| Tercera ley de Newton o ley de acción-reacción. | Las fuerzas siempre se presentan en pares, siendo parte de la interacción mutua de dos cuerpos | | |
| En ingeniería podríamos considerar esta ley de manera evidente al sobreexplotar la tierra por consiguiente habrá una disminución en los cultivos |
| Ley de la gravedad universal | Explica la atracción por ejemplo en los planetas con sus respectivas lunas | | | El lanzar un objeto hacia arriba forzosamente caerá al piso dado la fuerza de la gravedad. | La fuerza de gravedad juega un papel de vital importancia para ver la densidad que existe en el agua y la sedimentación. |
| Trabajo y energía | Trabajo. El trabajo es el producto escalar de los vectores de fuerza y desplazamiento | | | El manejar una bicicleta en una determinada superficie sea plana o inclinada requiere de un trabajo y una fuerza o energía | Los campos de energía eólica son un claro ejemplo de esto. |
| Energía. La energía es la capacidad que poseen los cuerpos para poder efectuar un trabajo a causa de su constitución (energía interna), de su posición (energía potencial) o de su movimiento (energía cinética)
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| Energía cinética y potencial | Cinética. Es una magnitud escalar y es la capacidad de un cuerpo en movimiento para generar un trabajo | | | El impulso que generas en un salto de altura | Una central hidroeléctrica tiene estas dos funciones |
| Potencial. Es la energía almacenada en la configuración de un sistema de cuerpos que ejercen fuera uno sobre otro. | | Al bajar una empinada con una bicicleta | |||
| Fuerzas conservativas y no conservativas | Decimos que una fuerza es conservativa cuando el trabajo que realiza sobre un cuerpo depende sólo de los puntos inicial y final y no del camino seguido para llegar de uno a otro. | | | El peso de un objeto es un ejemplo de fuerza conservativa | En una planta de aguas negras con esto podemos ver si dicha planta por medio de la fuerza de la corriente nos puede decir si se puede tratar dicha cantidad de agua o no |
| No conservativas Las fuerzas no conservativas o disipativas disipan la energía mecánica del sistema (por ejemplo, la fuerza de rozamiento) | | | La fuerza de rozamiento de un objeto sobre una superficie | ||
| MODELO DE FLUIDOS | |||||
| Hidrostática o estática de fluidos | Estudia los fluidos en reposo y los objetos en el seno de dichos fluidos | | | El dejar caer una roca en un cubo de agua nos permitirá estudiar la presión que ejercerá el agua sobre la piedra | Esto nos permite estudiar la cantidad de presión que ejerce una represa de agua |
| Hidrodinámica o dinámica de fluidos | Se ocupa de los fluidos en movimiento y los estudia, siendo esta una rama de la mecánica | | | Esto se aplica en los amortiguadores | Se aplica en la creación de acueductos y colectores pluviales |
El uso de la ciencia tiene un papel fundamental en cada uno de los fenómenos naturales y muchos procedimientos industriales, todo ingeniero debe tener un claro conocimiento sobre cada uno de estos temas y el papel que juega en la aplicación de estos, para poder así interpretar y tener una mayor facilidad en la realización de sus proyectos.
Campus Gipuskoa. (s.f.). Obtenido de http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cinematica/circular/circular.htm
Concepto.de. (s.f.). Recuperado el 19 de julio de 2019, de https://concepto.de/cinematica/
E., S. (julio de 2016). Física en línea. Obtenido de https://www.fisicaenlinea.com/04cinematica/cinematica06-ecuacionescinematica.html
Euston. (s.f.). Obtenido de https://www.euston96.com/hidrodinamica/
Fisicalab. (s.f.). Obtenido de https://www.fisicalab.com/apartado/fuerzas-conservativas#contenidos
Físicalab. (s.f.). Obtenido de https://www.fisicalab.com/apartado/ecuaciones-mcu#contenidos
Físicalab. (s.f.). Obtenido de https://www.fisicalab.com/apartado/movimiento-parabolico#contenidos
Físicalab. (s.f.). Obtenido de https://www.fisicalab.com/apartado/principio-inercia#contenidos
Foro nuclear. (s.f.). Obtenido de https://www.foronuclear.org/es/energia-nuclear/faqas-sobre-energia/capitulo-1/115492-ique-es-la-energia
Khan Academy. (s.f.). Obtenido de https://es.khanacademy.org/science/physics/one-dimensional-motion/kinematic-formulas/a/what-are-the-kinematic-formulas
Khan Academy. (s.f.). Obtenido de https://es.khanacademy.org/science/physics/two-dimensional-motion/two-dimensional-projectile-mot/a/what-is-2d-projectile-motion
Significados. (s.f.). Obtenido de https://www.significados.com/hidrostatica/
Universo fórmulas. (s.f.). Obtenido de https://www.universoformulas.com/fisica/dinamica/energia/
