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Física Comprimida

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El eterno vuelco de un objeto rodante

23 julio, 2020 por Miguel Ángel Rodríguez Valverde Deja un comentario

Un punto periférico de un disco que rueda (sin deslizar/derrapar) a velocidad angular constante describe una cicloide (convexa). Las ecuaciones paramétricas del cicloide corresponden a las de un MCU (en el sentido de la rodadura, levógiro) pero visto desde un punto (centro de masas) que se está desplazando con una velocidad lineal proporcional a la angular (a favor de la rodadura, esto es en sentido positivo). Existe un punto anguloso en el cicloide justo cuando el punto periférico toca el suelo y coincide con el centro instantáneo de rotación. La rodadura se trata por tanto de un vuelco constante, visto desde un punto (inmaterial) insistentemente en reposo pero que cambia de posición (y que está acelerado!!). Sin embargo, el punto de contacto no tiene masa y por tanto no tiene estado de movimiento, aunque cinemáticamente observemos un desplazamiento. Complejo.

Nota: El Centro Instantáneo de Rotación es un punto geométrico tal que si por él pasara un punto material solidario al sólido rígido, éste tendría instantáneamente velocidad nula.

Publicado en: Cinemática, Dinámica

Movimiento rectilíneo uniforme y momento angular

13 junio, 2020 por Miguel Ángel Rodríguez Valverde Deja un comentario

Un móvil describiendo un M.C.U. posee un momento angular constante no nulo respecto del centro de la trayectoria. Un móvil describiendo un M.R.U. que no pasa por el origen de coordenadas también posee un momento angular constante no nulo* respecto de dicho punto. ¿Son dinámicamente equivalentes ambos movimientos? A efecto de momento neto de fuerzas nulo sí y, qué es una recta sino una circunferencia de radio infinito. ¿Cuál sería el movimiento de fuerza neta no nula y momento neto de fuerzas nulo, equivalente al M.C.U.? La trayectoria hiperbólica: el móvil llega desde el +infinito y se vuelve por el -infinito de diferentes ramas. Es una circunferencia de ángulos imaginarios.

*: Siempre podría elegirse como origen de coordenadas el punto inicio del movimiento, puesto que el espacio es homogéneo (sin puntos privilegiados), y con ello el momento angular es nulo. Otra posibilidad es que los ejes coordenados sean tales que uno de ellos coincida con la trayectoria rectilínea, puesto que el espacio es isótropo (sin direcciones privilegiadas) , y de nuevo el momento angular es nulo.

Publicado en: Cinemática, Dinámica

Eficiencia y eficacia de frenado viscoso

1 marzo, 2020 por Miguel Ángel Rodríguez Valverde Deja un comentario

El tiempo característico de decrecimiento de la velocidad o amplitud provocado por una fuerza resistiva de tipo-viscoso corresponde con la eficiencia del frenado, esto es, el tiempo necesario para que la magnitud caiga un valor 1/e. Por otro lado, la eficacia (no confundir con rendimiento) del frenado se entiende como la propia caída de la magnitud en un tiempo arbitrariamente elegido. Ambas propiedades permiten determinar la forma de la ley exponencial decreciente. En un M.A.S. amortiguado, la eficacia es  exp(-βT) y la eficiencia es 1/β.

Publicado en: Cinemática, Dinámica, Oscilaciones

Movimientos periódicos, oscilatorios, de vaivén y armónicos simples

23 febrero, 2020 por Miguel Ángel Rodríguez Valverde Deja un comentario

Los movimientos periódicos son los que se repiten (mismo estado del movimiento en una misma posición) cada cierto tiempo (período). Ej.- MCU, órbita elíptica… Los movimientos oscilatorios son los periódicos que poseen puntos de retorno (velocidad nula) y un punto de equilibrio (aceleración nula). Ej.- Bola rodando dentro de una cavidad semiesférica. Algunos movimientos de vaivén pueden ser periódicos con puntos de retorno pero sin un punto de equilibrio. Ej.- Bola botando elásticamente contra el suelo. Los movimientos armónicos simples son oscilatorios que cumplen una determinada ecuación del movimiento. Ej.- sistema masa-muelle. En este caso, lo que se repite es la fase del movimiento. Si durante un movimiento oscilatorio, el equilibrio, periodo o amplitud variaran ya no sería estrictamente periódico. Ej.- sistema masa-muelle desplazando el muelle, péndulo paramétrico (botafumeiro), oscilador amortiguado…

Publicado en: Cinemática, Dinámica

Movimiento, migración y taxis

18 febrero, 2020 por Miguel Ángel Rodríguez Valverde Deja un comentario

El movimiento entendido como situación de velocidad no nula, no necesariamente implica migración. La locomoción o el desplazamiento: cambio de lugar, tampoco implica migración pues se puede volver al mismo punto tras un tiempo característico (período). Existen movimientos que no producen una sucesión de desplazamientos netos (traslación) del centro de masas: oscilación, giros, aleteo del colibrí… El desplazamiento (vector) promedio, sobre el tiempo de movimiento (u observación), determinará si se trata de migración o no. En ocasiones, lo que interesa es el desplazamiento cuadrático medio (movimiento Browniano).

Los organismos y células se suelen mover (más allá de la fluctuación térmica) como respuesta a estímulos dirigidos (taxis). Así la hidrotaxis se debe a la humedad, la aerotaxis al oxígeno, chemotaxis a reactivos químicos, electrotaxis a corrientes eléctricas, gravitotaxis a la gravedad, magnetotaxis a los campos magnéticos…

Publicado en: Cinemática, Dinámica

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