Fsica Bsica

Conceptos de Fsica BsicaEn esta leccin, revisaremos conceptos bsicos de fsica ylos demostraremos usando nuestra caja de cambios LEGO.

Fuerza y Torque Ventaja Mecnica Leyes de Newton Trabajo y Potencia Friccin

Caja de CambiosRealice estas modificaciones a la caja de cambiosde la leccin previa:Saque el motor y la barra doble.Coloque golillas aqu y ac.Saque el sensor de rotacin.

Caja de CambiosRealice estas modificaciones a la caja de cambiosde la leccin previa:Agregue ruedas de polea y conectores grises (para ser usados como manivelas).Agregue otra barra de1x16 ac.

Conceptos Bsicos - FuerzaQu es una fuerza?Una fuerza produce el movimiento de una masa (esta se acelera). Esto se resume en la segunda Ley de Newton: F = m x a Pregunta: Qu fuerza experimentamos todos los das?Respuesta: La fuerza de gravedad.(De hecho, las unidades de fuerza se llaman Newtons.)

Conceptos Bsicos - TorqueQu es torque?El torque se puede visualizar como una fuerza rotacional.

Provoca la rotacin de una masa.Nos interesa el torque porque trataremos con motoresy ejes rotacionales.este motor produce un torque.

Fuerza y TorqueCmo se relacionan fuerza y torque?Una fuerza aqu...produce un torque ac.Brazo de momento.Una fuerza crea torque al actuar a travs un brazo de momento.La relacin es t = F x r. r es la longitud del brazo de momento (en este caso, la longitud de la llave).

Engranajes y TorqueHasta ahora, hemos dicho que los engranajes cambian la velocidad. Pero, tambin cambian el torque.Pregunta: Cul es la razn de engranajes de esta caja de cambios?Respuesta: 75 a 1Significa que el eje de salida rota 75 veces ms lento que el eje de entrada. Tambin significa que el eje de salida tiene75 veces el torque del eje de entrada.

Engranajes y TorqueIntente este experimento.Una persona mueve esta manivela.Y otra trata de sujetar esta otra manivela

Engranajes y TorqueDe donde viene todo este torque?Considere un par de engranajes conectados.Un torque en este eje...produce una fuerza en los dientes.FtEl brazo de momento es el radio del engranaje.Recuerde que: t = F x rr

Engranajes y TorqueLa fuerza de los dientes del engranaje chico empuja contra los dientes del grande. Esto cre una fuerza igual (y opuesta)En el engranaje grande. Esto es la tercera ley de Newton.y eso origina el torque ms grande en este otro eje.FtPorque, la fuerza acta a travs de este otro brazo de momento ms grande...r

Engranajes y TorqueAnalyzing the fuerzas...t1 = F1 x r1t2 = F2 x r2F1 = t1 / r1F2 = t2 / r2

F1 = - F2

t1 / r1 = -t2 / r2

-t2 / t1 = r2 / r1La razn de los torques es la de los radios de los engranajes.Y eso es justo la razn de engranajes!

Engranajes y TorqueLos engranajes pueden incrementar el torque (y la fuerza) que ejercen sobre algo. Esto se denomina ventaja mecnica.Pero, se paga un precio. Sabe cul es ese precio?El torque aumenta

Conceptos Bsicos - TrabajoEl Trabajo (en fsica) se define como una fuerza que acta a la distancia.

W = F x dEl trabajo en trminos de rotacin es un torque que acta sobre un ngulo.

W = t x q

Ventaja MecnicaComprender las dos componentes del trabajo es la clave para comprender la idea de ventaja mecnica.Pregunta: Donde es ms eficiente tomar la llave?

Ventaja MecnicaSi la toma por ac, necesita mucha fuerza...Si la toma por ac no se requiere demasiada fuerza...pero no logra moverse mucho.pero su brazo recorre una distancia mayor.

Ventaja MecnicaToma el mismo trabajo apretar la tuerca en ambas posiciones!Se puede optar entre mucha fuerza y poca distancia.W = F x dO poca fuerza y mucha distancia.W = f x DEn muchas de nuestras mquinas, deseamos incrementar la fuerza, de modo que no importa la distancia extra.

Ventaja MecnicaPregunta: Cul rampa elegira para mover un peso a lo alto de la caja azul?Respuesta: Esta rampa requiere menos fuerza, pero es necesario mover el peso una distancia ms larga.

Ventaja MecnicaCon nuestra caja de cambios, es posible crear un gran torque ac...pero a expensas de girar mucho esta manivela!Recuerde: W = t x q

PotenciaLa Potencia es la taza a la cual se realiza el trabajo. Se puede pensar como trabajo por segundo.

Potencia = Trabajo / s.Como el trabajo, la potencia tiene 2 componentes, fuerza y velocidad.P = F x v (v es por velocidad).Pregunta: puede nombrar 2 unidades de potencia?Respuesta: caballos de fuerza y Watts.

PotenciaLa potencia tiene las mismas desventajas que el trabajo. Un motor produce la misma cantidad de potencia.As, se puede tener un robot rpido, pero dbilO, un robot lento, pero fuerte.La potencia totalde entrada debe ser igual a la potencia total de salida (con una excepcin)...Potencia totalPotencia totalVelocidad EmpujeVelocidad Empuje

Friccin = MalaLa Friccin surge cuando dos superficies se frotan.La friccin en nuestra caja de cambios provoca una prdida de la potencia de entrada. La prdida es en forma de calor o de sonido.

Friccin = BuenaPero, la friccin es tambin lo que permite moverse a su robot.La rueda produce una fuerza friccional en contra del piso, gracias la cual el robot se mueve.

Resumen Puntos Claves Una fuerza produce el movimiento de una masa. El torque es una fuerza rotacional. El trabajo tiene 2 componentes, fuerza y distancia. La ventaja mecnica permite incrementar una componente del trabajo a expensas de la otra. Los engranajes son una forma de obtener ventaja mecnica. Ellos, incremental el torque de un robot. La potencia es el producto de fuerza veces velocidad. Un robot puede ser lento y fuerte , rpido y dbil. La friccin produce prdidas de potencia, pero tambin facilita el avance del robot en el terreno..