Post on 25-Jan-2016
“La vida a 2 g”
Dra. Dorcas I. TorresMSP21 – Fase IV
Image Credit: NASA
Bosquejo del Taller
• Leyes de Newton y causas del movimiento• Masa, peso e ingravidez• Caída Libre• Movimiento circular y fuerza centrípeta• Ley de Gravitación Universal – Sistema Solar y Galaxias• Investigación espacial• ¿Cómo sería la vida a 2g? y Centro de gravedad
Image Credit: NASA/ESA/Samantha Cristoforetti
El concepto de Fuerza
• Fuerza es un empuje o tirón que intenta cambiar la posición de un objeto.
• Fuerza es una interacción entre dos objetos o entre el objeto y su medioambiente.
Fuerza esuna cantidad
vectorial
Leyes de NewtonPrimera Ley de Newton
“Todo cuerpo se mantendrá en reposo, o en movimiento con velocidad constante, a menos que una fuerza neta externa actúe sobre él”
Se conoce también comola ley de inercia
EI.F.CF2.IE.1
Rapidez versus Velocidad
La rapidez me indica cuán de prisa se mueve un objeto; mientras que la velocidad me indica cuán rápido se mueve y en qué dirección.
La fuerza neta sobre un objeto es la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre el objeto.
La unidad SI de fuerza es Newton (N).
Fuerzas Individuales Fuerza Neta
10 N4 N 6 N
Fuerza Neta
Inercia es la tendencia natural de un objeto a permanecer en reposo o en movimiento con velocidad constante. La inercia es la resistencia al cambio que tiene un objeto.
La masa de un objeto es una medida de la cantidad de inercia.
Unidad de Masa: kilogram (kg)
Masa e Inercia
¿Por dónde es que es?
Dirección y Sentido
¿Qué causa que unobjeto se mueva?
Segunda Ley de Newton
“La aceleración que experimenta un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta e inversamente proporcional a su masa”
Leyes de Newton
�⃗� 𝑛=𝑚�⃗�EI.F.CF2.IE.1
Velocidad versus Aceleración
La aceleración me indica cuánto cambia la velocidad del objeto con respecto al tiempo; mientras que la velocidad me indica cuánto cambia su posición con respecto al tiempo.
La niña lanza una esfera de 0.30 kg de masa horizontalmente. Mientras la esfera está en contacto con la mano, la niña le logra impartir una aceleración uniforme de 30 m/s2 (Asuma que el movimiento es horizontal) ¿Cuánto es la magnitud y dirección de la fuerza que hizo la niña sobre la esfera?
EI.F.CF2.IE.1
Leyes de Newton
EI.F.CF2.IE.1
Tercera Ley de Newton
“Para cada acción existe una reacción igual en magnitud pero opuesta en dirección”
“Si un cuerpo A ejerce fuerza sobre otro cuerpo B, el cuerpo B en reacción ejercerá fuerza sobre A igual en magnitud pero opuesta en dirección”
“Las fuerzas acción-reacciónnunca actúan en el mismocuerpo”
¡Juguemos!
• Fuerza Normal
Fuerzas que ejercen las superficies(suelo y paredes) sobre los objetos.
Tipos de Fuerza
• Fuerza de Tensión – Fuerza que ejercen cables, cadenas, sogas,
ect.
Tipos de Fuerza
• Peso – Fuerza que ejerce el planeta sobre el objeto.
Tipos de Fuerza
La masa es un escalar mientras que el peso es un vector
EI.F.CF2.IE.1EI.F.CF2.IE.3EI.T.CT1.IE.1
g = 9.80 m/s2 g = 1.62 m/s2
¿Cuánto pesarías en la Luna?
EI.F.CF2.IE.1EI.F.CF2.IE.3EI.T.CT1.IE.1
• Caída Libre Movimiento de un cuerpo bajo la acción
exclusiva de un campo gravitatorio.
Caída Libre
Image Credit: NASA/ESA/Samantha Cristoforetti
gEI.F.CF2.IE.3EI.T.CT1.IE.1
• La Tierra ejerce una fuerza de atracción sobre todo objeto que tenga masa, conocida como Fuerza de Gravedad.
22 sft2.32 o sm80.9g
¡Todos los objetos caen verticalmentecon la misma aceleración!
Caída Libre
Image Credit: NASA/ESA/Samantha Cristoforetti
EI.F.CF2.IE.3EI.T.CT1.IE.1
2sm80.9g
Caída Libre
Image Credit: NASA/ESA/Samantha Cristoforetti
EI.F.CF2.IE.3EI.T.CT1.IE.1
NASA astronaut Kjell Lindgren corrals the supply of fresh fruit that arrived August 25, 2015 on the Kounotori 5 H-II Transfer Vehicle (HTV-5.) Visiting cargo ships often carry a small cache of fresh food for crew members aboard the International Space Station. Image Credit: NASA
Ingravidez
Ingravidez
• Cuando un cuerpo no siente la atracción de la gravedad debido a que esta lejos de cualquier cuerpo celeste capaz de ejercerla.
• Cuando no hay una fuerza que soporte o sostenga el cuerpo. Representa la sensación de experimentar un “peso aparente” de cero.
Image Credit: NASA/ESA/Samantha Cristoforetti
La sessación de “peso aparente” proviene del soporte que sentimos
Ingravidez
Image Credit: NASA/ESA/Samantha Cristoforetti
• Flotando en el agua
• Caída LibreZero - G
• Fuerza que se oponga al peso
Movimiento Circular Uniforme
Aceleración Centrípeta
¡Siempre apunta hacia el centro del círculo!
Movimiento en un círculo con rapidez constante
𝑎𝑐=𝑣2
𝑟
r
vmmaF cc
2
Movimiento Circular Uniforme
¡Exploremos!
Movimiento Circular Uniforme
¡Apliquemos las Leyes
de Newton!
EI.F.CF2.IE.1EI.F.CF2.IE.3EI.T.CT1.IE.1
Ley de Gravitación Universal
EI.F.CF2.IE.1EI.F.CF2.IE.3EI.T.CT1.IE.1
“La masa atrae a la masa”
G=6.67384 x 10-11 Nm2kg-2
Ley de Gravitación Universal
EI.F.CF2.IE.1EI.F.CF2.IE.3EI.T.CT1.IE.1
• Gravedad
𝑚𝑔=𝐺𝑀𝑇𝑚
𝑅❑2
𝑔=𝐺𝑀𝑇
𝑅❑2
Ley de Gravitación Universal
EI.F.CF2.IE.1EI.F.CF2.IE.3EI.T.CT1.IE.1
Ley de Gravitación Universal
EI.F.CF2.IE.1EI.F.CF2.IE.3EI.T.CT1.IE.1
Ley de Gravitación Universal
EI.F.CF2.IE.1EI.F.CF2.IE.3EI.T.CT1.IE.1
Ley de Gravitación Universal
EI.F.CF2.IE.1EI.F.CF2.IE.3EI.T.CT1.IE.1
El Universo es como un Reloj
Investigación Espacial
EI.T.CT3.IE.3
¿Qué pasaría si la gravedad se duplica?
• Mareo y vómito
Por alguna razón son frecuentes las crisis de vómito, se relacionan con el efecto de la disminución de gravedad sobre el sistema vestibular del oído o el sistema digestivo.
• Redistribución de fluidos en el cuerpo humano
Desplazamiento de líquidos hacia la parte superior del cuerpo. Los líquidos se desplazan hacia el tórax y la cabeza originando hinchazón y con sensación de pulsaciones en el cuello, obstrucción nasal y adelgazamiento de las extremidades inferiores y de la cintura.
Efectos en el Cuerpo humano por ingravidez
• Aumento de la altura y dolores de espalda
Los huesos de la columna vertebral se separan ligeramente, haciendo que los astronautas ganen unos centímetros de altura.
• Pérdida de masa muscular y ósea (osteoporosis)
Se pierde masa muscular y ósea con el tiempo. En los primeros viajes de larga duración se llegó a dar el caso de astronautas que no podian ni andar al volver a la tierra
Efectos en el Cuerpo humano por ingravidez
• Los objetos pesarían el doble• Aumento de masa muscular• Aumento de la presión y la calcificación de los huesos• Aumento del tamaño del corazón• Poco a poco la gente sería bás bajita, más fuerte, con discos
intraarticulares preparados para el peso y la fuerza nueva que tiene que soportar.
La Vida a 2g
Para el ser humano
• El centro de gravedad (C.G.) es el punto de aplicación de la resultante de todas las fuerzas de gravedad que actúan sobre las distintas masas de un cuerpo.
Centro de Gravedad
“En todo cuerpo, por irregular que sea, existe un punto en el que se puede
considerer que todo el peso esta concentrado en él.”
• La posición del centro de gravedad de un objeto depende de la forma
Si la figura es regular, se encuentra en su centro geométrico
• La posición del centro de gravedad también depende de la distribución de masas en él
Centro de Gravedad
Centro de Gravedad
Escultura: Planet, de Marc Quinn. Jardines de Chatsworth (Reino Unido).
La escultura 'Luna', de Cornelis Zitman. Venezuela
Prof. Edgar Lopategui CorsinoUIPR-Recinto Metro
Segmento del cuerpo % peso del segmento
Valor de X
Producto(X)(%)
Valor de Y
Producto (Y)(%)
Cabeza y cuello 0.079 18 1.42 156 12.3
Torso 0.511 20 10.2 119 60.8
Brazo superior derecho 0.027 0 0 127.5 3.4
Brazo inferior derecho 0.016 0 0 100 1.6
Mano derecha 0.006 0 0 76 0.46
Brazo superior izquierdo 0.027 48 1.3 126.5 3.4
Brazo inferior izquierdo 0.016 48 0.77 99 1.6
Mano izquierda 0.006 46.5 0.28 74 0.44
Muslo derecho 0.097 10 0.97 76 7.4
Pierna inferior derecha 0.045 9 0.41 34 1.5
Pie derecho 0.014 15 0.21 8 0.11
Muslo izquierdo 0.097 40 3.9 75.5 7.3
Pierna inferior izquierda 0.045 37 1.7 35 1.6
Pie izquierdo 0.014 33 0.46 7 0.098
Total de los productos 21.6 102.0
Prof. Edgar Lopategui CorsinoUIPR-Recinto Metro
¿Y cómo serán los extraterrestres?
¡Gracias por su atención!