Física Aplicada- 2025

1.1. Mediciones técnicas y vectores

La aplicación de la física, ya sea en el taller o en un laboratorio técnico, requiere siempre algún tipo de mediciones. Un mecánico automotriz puede medir el diámetro o vaso de un cilindro de motor; los técnicos en refrigeración tal vez necesiten hacer mediciones de volumen, presión y temperatura; los electricistas emplean instrumentos para medir la resistencia eléctrica y la comente; y los ingenieros mecánicos se interesan en los efectos de fuerzas cuyas magnitudes deben calcularse con precisión. En realidad, es difícil imaginar una ocupación en la cual no se requiera la medición de alguna cantidad física. En el proceso de realizar mediciones físicas, con frecuencia hay interés tanto en la dirección como en la magnitud de una cantidad en particular: la longitud de un poste de madera se determina por el ángulo que forma con la horizontal; la eficacia de una fuerza para producir un desplazamiento depende de la dirección en que esta se aplica; la dirección en la cual se mueve una banda transportadora es, con frecuencia, tan importante como la rapidez a la que se desplaza. Tales cantidades físicas, como desplazamiento, fuerza y velocidad, son comunes en el campo de la industria. 

1.2: Equilibrio translacional y fricción

Las fuerzas pueden actuar de tal forma que causen el movimiento o que lo eviten. Los grandes puentes deben diseñarse de modo que el esfuerzo global de las fuerzas evite el movimiento. Las armaduras, vigas, trabes y cables de que están formados deben estar en equilibrio. Dicho de otro modo, las fuerzas resultantes que actúan en cualquier punto de la estructura deben estar equilibradas. Las plataformas, montacargas, ganchos, cables elevadores e incluso los grandes edificios han de construirse de manera que se conozcan y se controlen y comparen los efectos de las fuerzas. En este capítulo, continuaremos el estudio de las fuerzas en relación con los cuerpos en reposo; y se estudiará también la fuerza de fricción, de suma importancia para el equilibrio en numerosas aplicaciones, como una extensión natural de nuestro trabajo con fuerzas de todo tipo.

1.3: Momento de torsión y equilibrio rotacional

En los capítulos anteriores nos hemos referido a las fuerzas que actúan en un solo punto. Existe un equilibrio traslacional cuando la suma vectorial es cero; sin embargo, en muchos casos las fuerzas que actúan sobre un objeto no tienen un punto de aplicación común. Este tipo de fuerzas se llaman no concurrentes. Por ejemplo: un mecánico ejerce una fuerza en el mango de una llave para apretar un perno, un carpintero utiliza una palanca larga para extraer la tapa de una caja de madera, un ingeniero considera las fuerzas de torsión que tienden a arrancar una viga de la pared, el volante de un automóvil gira por el efecto de fuerzas que no tienen un punto de aplicación común, etc. En casos como estos, puede haber una tendencia a girar que se define como momento de torsión. Si aprendemos a medir y a prever los momentos de torsión producidos por ciertas fuerzas, será posible obtener los efectos rotacionales deseados. Si no se desea la rotación, es preciso que no haya ningún momento de torsión resultante. Esto conduce en forma natural a la condición de equilibrio rotacional, que es muy importante en aplicaciones industriales y en ingeniería.

1.4: Trabajo, energía y potencia
La razón principal de aplicar una fuerza resultante es causar un desplazamiento. Por ejemplo, una enorme grúa que levanta una viga de acero hasta la parte superior de un edificio; el compresor de un acondicionador de aire que fuerza el paso de un fluido a través de su ciclo de enfriamiento; y las fuerzas electromagnéticas que mueven electrones por la pantalla de un televisor. Como aprenderemos aquí, siempre que una fuerza actúa a distancia se realiza un trabajo, el cual es posible predecir o medir. La capacidad de realizar trabajo se define como energía y la razón de cambio que puede efectuar se definirá como potencia. En la actualidad, las industrias centran su interés principal en el uso y el control de la energía, por lo que es esencial comprender a fondo los conceptos de trabajo, energía y potencia.

1.5: Elasticidad

Hasta ahora hemos estudiado objetos en movimiento o en reposo, y se ha partido de la suposición de que los objetos son rígidos y totalmente sólidos. Sin embargo, sabemos que el alambre puede alargarse, que los neumáticos de hule se comprimen y que los pernos se rompen en algunas ocasiones. Para tener una comprensión más completa de la naturaleza, es necesario estudiar las propiedades mecánicas de la materia. En este capítulo se analizarán los conceptos de elasticidad, tensión y compresión. En la medida en que aumentan los tipos de aleaciones y la demanda de ellas es cada vez mayor, se vuelve más importante que conozcamos bien todos estos conceptos. Por ejemplo, el esfuerzo al que se someten los vehículos espaciales o los cables de los puentes modernos es de una magnitud que hace apenas unos años era inconcebible.

Desarrollo de Unidad Temática

1-1: Mediciones técnicas
Apuntes de Clase
PPT de Clases
1.1.1- Fundamentos Matemáticos
1.1.2- Mediciones y Cifras Significativas
1.1.3- Vectores
Video de Clase

TP Nº1
Metrología

1-2: Equilibrio traslacional y fricción
Apuntes de Clase
PPT de Clases
1.2.1- Equilibrio Traslacional
1.2.2- Fricción y Equilibrio
Video de Clase


1-3: Momento de torsión y equilibrio rotacional
Apuntes de Clase
PPT de Clases
1.3.1- Equilibrio Rotacional
Video de Clase


1-4: Trabajo y Energía
Apuntes de Clase
PPT de Clases
1.4.1- 2º Ley de Newton
1.4.2- Trabajo
1.4.3- Trabajo y Energía
Video de Clase


1.5- Elasticidad
Apuntes de Clase
PPT de Clases
1.5.1- Elasticidad
1.5.2- Ley de Hooke. Plasticidad

1.5.3- Esfuerzo de corte y Momento flector.
Video de Clase