Introducción a la Física

La Física es la ciencia que se encarga de estudiar los fenómenos naturales en los cuales no hay cambios en la composición de la materia. Es, por excelencia, la ciencia de la medición, ya que su amplio desarrollo se debe a la posibilidad de cuantificar las variables involucradas en un fenómeno.

División de la Física

Física Clásica

Estudia todos aquellos fenómenos en los cuales la velocidad es muy pequeña comparada con la velocidad de la luz (300,000 m/s). Sus ramas principales son: cinemática, dinámica, mecánica, termodinámica, ondas, óptica y electromagnetismo.

Física Moderna

Estudia todos aquellos fenómenos producidos a la velocidad de la luz o con valores muy cercanos a ella, así como los fenómenos relacionados con el comportamiento y la estructura del núcleo atómico. Sus ramas son la física atómica y la física nuclear.

La Ciencia y el Método Científico

La ciencia es un conjunto de conocimientos razonados y sistematizados, opuestos al conocimiento vulgar, cuyas características son:

1. Sistemática: porque emplea el método científico para sus investigaciones.
2. Comprobable: porque se puede verificar si es falso o verdadero.
3. Perfectible: sufre constantes modificaciones y correcciones.

Método Científico

El método científico es un proceso estructurado para la investigación y el descubrimiento:

• Identificar el problema
• Observar y formular posibles explicaciones
• Elaborar una hipótesis: Dicha hipótesis debe estar libre de contradicciones y poderse someter a comprobación.

Al elaborar una hipótesis, se supone la existencia de determinadas relaciones entre hechos observados y la posibilidad de contrastar las consecuencias que obtendríamos de ser verdad la suposición.

Método Experimental (Ciencias Factuales)

El método experimental, fundamental en las ciencias factuales, sigue estos pasos:

• Identificar el problema
• Observación del fenómeno
• Planteamiento del problema
• Formulación de hipótesis
• Investigación bibliográfica
• Experimentación
• Registro e interpretación de datos
• Comprobación de las hipótesis
• Enunciado de una teoría que explica el porqué del fenómeno
• Obtención de una ley

Unidades y Magnitudes

Una magnitud es todo aquello que puede ser medido. Medir es comparar una magnitud con otra de la misma especie que se toma como base o patrón.

Sistemas de Unidades

• 1790: La Asamblea Constituyente de Francia convoca la primera unificación de medidas.
• 1795: Primer Sistema Métrico Decimal, con unidades como el metro, el kilogramo-peso y el litro.
• 1881: Sistema Cegesimal o CGS, con unidades como el centímetro, el gramo y el segundo.
• 1935: Sistema MKS, con unidades como la masa (kilogramo) y el segundo.
• 1960: Sistema Internacional de Unidades (SI), que incluye: longitud (metro), temperatura (kelvin), tiempo (segundo), masa (kilogramo), intensidad luminosa (candela), corriente eléctrica (ampere) y cantidad de sustancia (mol).

Magnitudes Fundamentales y Derivadas

Las magnitudes fundamentales son aquellas que no se definen en función de otras magnitudes físicas y, por lo tanto, sirven de base para obtener las demás magnitudes utilizadas en la Física.

Las magnitudes derivadas resultan de multiplicar o dividir entre sí las magnitudes fundamentales.

Sistema de Unidades Absolutos

Son aquellos que, como una de sus magnitudes fundamentales, utilizan la masa y no el peso, ya que este es considerado una magnitud derivada.

MAGNITUD	SI	CGS	INGLÉS
Longitud	Metro	Centímetro	Pie
Masa	Kilogramo	Gramo	Libra
Tiempo	Segundo	Segundo	Segundo
Velocidad	m/s	cm/s	pie/s
Aceleración	m/s2	cm/s2	pie/s2
Fuerza	Kgm/s2 = Newton	gcm/s2 = Dina	Libra pie/s2 = Poundal
Trabajo y Energía	Nm = Joule	dina cm = Ergio	Poundal pie

Sistema de Unidades Técnicos y Gravitacionales

Se caracterizan porque utilizan el peso como magnitud fundamental y la masa la consideran una magnitud derivada.

Conversión de Unidades de un Sistema a Otro

1 metro	100 centímetros
1 metro	1000 mm
1 km	1000 metros
1 metro	3.28 pies
1 milla	1.609 km
1 pie	30.48 cm
1 galón	3.785 litros
1 N	1 x 105 dinas
1 cm	10 mm

Análisis Dimensional y Errores de Medición

Análisis Dimensional

Al aplicar una ecuación o fórmula física, debemos recordar dos reglas fundamentales:

1. Las dimensiones de las cantidades físicas a ambos lados del signo de igualdad deben ser las mismas.
2. Solo pueden sumarse o restarse cantidades físicas de la misma dimensión.

Análisis de Errores de Medición

Entre el valor verdadero o exacto que tiene una magnitud cualquiera y el valor que se obtiene al medirla, siempre habrá una diferencia que recibe el nombre de error de medición o también el de incertidumbre de la medición.

Una manera de acercarnos al valor real es repetir el mayor número de veces posible la medición y obtener la media aritmética o valor promedio de las mediciones.

Causas de Error en las Mediciones

1. Errores sistemáticos, por:

• Defecto en el instrumento de medición.
• Mala calibración del aparato o instrumento usado.
• Error de escala.

Errores circunstanciales (estocásticos o aleatorios):

• No se repiten, varían y sus causas se deben a los efectos provocados por las variaciones de presión, humedad y temperatura del ambiente sobre los instrumentos; aquí se incluye el error de paralaje (error por incorrecta postura del observador).

Precisión de los Aparatos o Instrumentos

La precisión de un aparato o instrumento de medición es igual a la mitad de la unidad más pequeña que pueda medir. También recibe el nombre de incertidumbre o error del instrumento o aparato de medida.

Cuantificación del Error en las Mediciones

1. Error o desviación absoluta (o incertidumbre absoluta): Es la diferencia entre el valor medio y el valor promedio.
2. Error relativo: Es el cociente entre el error o incertidumbre absoluta y el valor promedio (se expresa en valores absolutos).
3. Error porcentual: Es el error relativo multiplicado por 100, con lo cual queda expresado en por ciento.

Estadística Elemental en el Análisis de Mediciones

Con el objetivo de hacer el análisis y la interpretación de los datos numéricos obtenidos al efectuar diferentes mediciones, se emplean los métodos estadísticos.

Conceptos Estadísticos

• Universo o población: Conjunto de datos o resultados obtenidos.
• Muestra: Parte seleccionada de datos si la población es muy grande.
• Frecuencia: Número de veces que se repite un dato.
• Rango: Diferencia entre el valor máximo y el valor mínimo de los datos.
• Media aritmética: Valor promedio de todos los datos o valores obtenidos.
• Moda: Dato que se repite con mayor frecuencia.
• Mediana: Se determina ordenando los datos de acuerdo con su magnitud, de mayor a menor o viceversa; la mediana será el número que esté a la mitad.
• Histograma: Se construye por medio de una gráfica de barras, misma que resulta de presentar en forma organizada la distribución de las frecuencias con que se repite cada uno de los datos o resultados obtenidos y debe tener las siguientes características:
  • El Eje Y (ordenadas) representa las frecuencias con que se repite cada uno de los datos; el origen requiere ser cero.
  • El Eje X (abscisas) representa cada uno de los diferentes datos de manera creciente; el origen no requiere ser cero.

Cinemática

Cuando decimos que un cuerpo se encuentra en movimiento, interpretamos que su posición está variando respecto a un punto considerado fijo. El estudio de la cinemática nos posibilita conocer y predecir en qué lugar se encontrará un cuerpo, qué velocidad tendrá al cabo de cierto tiempo, o bien, en qué lapso llegará a su destino. Hacer la descripción del movimiento de un cuerpo significa precisar, a cada instante, su posición en el espacio.

Sistemas de Referencia

En la descripción del movimiento de una partícula es necesario señalar perfectamente cuál es su posición; para ello, se usa un sistema de referencias. Existen dos clases de sistemas de referencia:

• El sistema de referencia absoluto es aquel que se considera un sistema “fijo” de referencia (en realidad no existe).
• El sistema de referencia relativo es el que considera móvil al sistema de referencia.

Distancia, Desplazamiento, Velocidad y Rapidez

ESCALAR: Distancia y rapidez.

VECTORIAL: Desplazamiento y velocidad (y aceleración).

La Distancia y el Desplazamiento

La distancia recorrida por un móvil es una magnitud escalar, ya que solo interesa saber cuál fue la magnitud de la longitud recorrida por el móvil durante su trayectoria seguida, sin importar en qué dirección lo hizo. En cambio, el desplazamiento de un móvil es una magnitud vectorial, pues corresponde a una distancia medida en una dirección particular entre dos puntos: el de partida y el de llegada.

Velocidad y Rapidez

La rapidez es una cantidad escalar que únicamente indica la magnitud de la velocidad, y la velocidad es una magnitud vectorial, pues para quedar bien definida requiere que se señale, además de su magnitud, su dirección y su sentido.

Cuando en Física se habla de velocidad, no se refiere solo a la rapidez con que se mueve un cuerpo, sino también en qué dirección lo hace.

La dirección de la velocidad de un cuerpo móvil queda determinada por la dirección o línea de acción en la cual se efectúa su desplazamiento. La velocidad de un cuerpo puede ser constante o variable.

La velocidad se define como el desplazamiento realizado por un móvil dividido entre el tiempo que tarda en efectuarlo:

V = d/t

Donde:

• V: velocidad
• d: desplazamiento
• t: tiempo

Unidades de Velocidad

• SI: m/s
• CGS: cm/s

Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)

Cuando un móvil sigue una trayectoria recta en la cual realiza desplazamientos iguales en tiempos iguales, se dice que efectúa un movimiento rectilíneo uniforme.

Para representar algún cambio en alguna variable se utiliza la letra griega delta (Δ).

Siempre que se trate del movimiento de un móvil en una línea recta, recorriendo desplazamientos iguales en tiempos iguales, la relación cambio de distancia / cambio de tiempo será un valor constante.

Velocidad Media

La mayoría de los movimientos que realizan los cuerpos no son uniformes, es decir, sus desplazamientos generalmente no son proporcionales al cambio de tiempo. Debido a ello, es necesario considerar el concepto de velocidad media.

Velocidad Instantánea

La velocidad media se aproxima a una velocidad instantánea cuando en el movimiento de un cuerpo los intervalos de tiempo considerados son cada vez más pequeños y casi tienden a cero. Matemáticamente, podemos decir que la velocidad instantánea en un punto es el límite de la velocidad media alrededor del punto cuando el intervalo de tiempo es tan pequeño que tiende a cero.

Interpretación de Gráficas Desplazamiento-Tiempo y Velocidad-Tiempo

1. El desplazamiento puede ser positivo o negativo. Si d₂ es mayor que d₁, el desplazamiento es positivo; si d₂ es menor que d₁, el desplazamiento es negativo.
2. El desplazamiento de un móvil no representa su distancia recorrida, sino su desplazamiento desde el punto de origen al punto final.
3. La velocidad será positiva o negativa de acuerdo con el signo que tenga el desplazamiento.

Aceleración y Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado

Aceleración (Vectorial)

Siempre que un cuerpo tiene un cambio en su velocidad, ya sea positivo (cuando la velocidad final es mayor que la velocidad inicial) o bien un cambio negativo (cuando la velocidad final es menor a la velocidad inicial), decimos que ha tenido una aceleración. Cuando la aceleración es negativa, es común decir que existe una desaceleración. Así pues, la aceleración será positiva si el cambio en la velocidad también es positivo y será negativo si el cambio en la velocidad es negativo.

La aceleración es una magnitud vectorial, ya que requiere que se especifique su dirección y sentido para quedar definida. En conclusión:

La aceleración representa el cambio en la velocidad de un cuerpo en un tiempo determinado.

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA)

Se tiene un MRUA cuando la velocidad experimenta cambios iguales en cada unidad de tiempo. En este movimiento, el valor de la aceleración permanece constante al transcurrir el tiempo.

Aceleración Media

La aceleración también puede estar variando, ya que no siempre es constante. Por tanto, cuando un móvil varía su velocidad, es conveniente determinar el valor de su aceleración media conociendo el valor de su cambio de velocidad y el tiempo en realizar dicho cambio.

Aceleración Instantánea

Cuando en el movimiento acelerado de un cuerpo los intervalos de tiempo considerados son cada vez más pequeños, la aceleración media se aproxima a una aceleración instantánea.

Cuando el intervalo de tiempo es tan pequeño que tiende a cero, la aceleración del móvil será instantánea y su valor se determina con la expresión: Si la aceleración media de un móvil no permanece constante y se desea conocer la aceleración del móvil en un momento dado, se debe calcular la aceleración instantánea.

Gráficas para el MRUA

Siempre que tengamos una gráfica de desplazamiento-tiempo, la pendiente de la curva representará el valor de la velocidad. En una gráfica velocidad-tiempo, el área bajo la curva representará el valor del desplazamiento del móvil.

Al estudiar ahora las gráficas para un MRUA, encontraremos que en una gráfica desplazamiento-tiempo al cuadrado, la pendiente de la curva representa la mitad del valor de la aceleración experimentada por un móvil durante su recorrido. En una gráfica velocidad-tiempo, la pendiente de la curva representa el valor de la aceleración y, finalmente, en una gráfica aceleración-tiempo, el área bajo la curva representa el valor de la velocidad del móvil.

Tiro Parabólico

El Tiro Parabólico tiene dos componentes: HORIZONTAL y VERTICAL.

Es un ejemplo de movimiento realizado por un cuerpo en dos dimensiones o sobre un plano.

El movimiento de un cuerpo es parabólico si su trayectoria es una parábola, es decir, una curva abierta, simétrica respecto a un eje y con un solo foco. El tiro parabólico, para su estudio, puede considerarse como la combinación de dos movimientos: un movimiento horizontal uniforme y un movimiento vertical rectilíneo uniformemente acelerado.

El tiro parabólico es la resultante de la suma vectorial de un movimiento horizontal uniforme y de un movimiento vertical rectilíneo uniformemente acelerado.

Tipos de Tiro Parabólico

1. Tiro Parabólico Horizontal

   Se caracteriza por la trayectoria o camino curvo que sigue un cuerpo al ser lanzado horizontalmente al vacío, resultado de dos movimientos independientes: un movimiento horizontal con velocidad constante y otro vertical, el cual se inicia con una velocidad cero y va aumentando en la misma proporción de otro cuerpo que se dejara caer del mismo punto en el mismo instante. La forma de la curva descrita es abierta, simétrica respecto a un eje y con un solo foco, es decir, una parábola.

   Si se desea calcular la distancia recorrida en forma horizontal, puede hacerse con la expresión: d = vt

2. Tiro Parabólico Oblicuo

   Se caracteriza por la trayectoria que sigue un cuerpo cuando es lanzado con una velocidad inicial que forma un ángulo con el eje horizontal.

   Una característica del tiro parabólico oblicuo es que cuando se lanza un cuerpo con una magnitud determinada de velocidad inicial, tendrá el mismo alcance horizontal, es decir, recorrerá la misma distancia en forma horizontal con dos ángulos diferentes de tiro, la única condición es que la suma de dichos ángulos dé 90°. El alcance máximo horizontal tiene lugar cuando el ángulo de tiro es de 45 grados. En conclusión, cuanto mayor es el ángulo de tiro respecto al eje horizontal, un cuerpo adquiere una mayor altura y durará más tiempo en el aire; sin embargo, al ser menor el valor de la componente horizontal de la velocidad inicial, su alcance horizontal también será menor.

Movimiento Circular

Un cuerpo describe un movimiento circular cuando gira alrededor de un punto fijo central llamado eje de rotación.

En el movimiento circular, el origen del sistema de referencia se encuentra en el centro de la trayectoria circular.

Ángulo

Es la abertura comprendida entre dos radios que limitan un arco de circunferencia.

Radián

Es el ángulo central al que corresponde un arco de longitud igual al radio. La equivalencia de un radián en grados sexagesimales se determina sabiendo que:

Vector de Posición y Desplazamiento Angular

El desplazamiento angular es la magnitud física que cuantifica el valor de la rotación que experimenta un objeto de acuerdo con su ángulo de giro. El grado sexagesimal es aquel que tiene como base el número 60. La circunferencia tiene 360 grados sexagesimales, cada uno de los cuales se subdivide en 60 minutos, y estos en 60 segundos. Una revolución se efectúa cuando un objeto realiza una vuelta completa alrededor de un eje de rotación. Una revolución es igual a 360 grados = 2π radianes.

Periodo

Es el tiempo que tarda un cuerpo en dar una vuelta completa.

Frecuencia

Es el número de vueltas, revoluciones o ciclos que efectúa un móvil en un segundo.

Velocidad Angular

Representa el cociente entre el valor del desplazamiento angular de un cuerpo y el tiempo que tarda en efectuarlo.

Velocidad Angular Media

Si la velocidad angular de un cuerpo no es constante, podemos determinar la velocidad angular media.

Movimiento Circular Uniforme (MCU)

Es el movimiento que se produce cuando un cuerpo con velocidad angular constante describe ángulos iguales en tiempos iguales. En un movimiento circular uniforme, el vector velocidad mantiene constante su magnitud, pero no su dirección, ya que esta siempre se conserva tangente a la trayectoria del cuerpo.

Dinámica

La mecánica se divide en cinemática y dinámica. La primera estudia el movimiento de los cuerpos sin atender las causas que lo producen, y la segunda estudia las causas de reposo y analiza las condiciones que permiten el equilibrio de los cuerpos.

Las Fuerzas y sus Efectos

1. Fuerzas gravitacionales: Debido a las fuerzas mutuas de atracción que se manifiestan entre dos cuerpos cualesquiera del universo y cuya causa está en función de la masa de los cuerpos y de la distancia existente entre ellos.
2. Fuerzas electromagnéticas: Son las fuerzas que mantienen unidos a los átomos y moléculas de cualquier sustancia; su origen se debe a las cargas eléctricas.
3. Fuerzas nucleares: Se supone que su origen es engendrado por intermedio de mesones entre las partículas del núcleo y son las encargadas de mantener unidas a las partículas del núcleo atómico.
4. Fuerzas débiles: Se caracterizan por provocar inestabilidad en determinados núcleos atómicos.

Leyes de Newton

• Primera Ley de Newton (Ley de la Inercia)

  Todo cuerpo se mantiene en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme, si la resultante de las fuerzas que actúan sobre él es cero.

• Segunda Ley de Newton (Ley Fundamental de la Dinámica)

  F = ma. Describe los cambios en la velocidad que sufre un cuerpo cuando recibe una fuerza.

• Tercera Ley de Newton (Ley de Acción y Reacción)

  A toda acción hay una reacción de la misma intensidad y dirección, pero en sentido contrario.

Fricción

Siempre que se quiere desplazar un cuerpo que está en contacto con otro, se presenta una fuerza llamada fricción que se opone a su deslizamiento. La fuerza de rozamiento sobre un cuerpo es opuesta a su movimiento. La fricción es una fuerza tangencial, paralela a las superficies que están en contacto.

Existen dos tipos de fuerza de fricción: estática y dinámica.

La fuerza de fricción estática es la reacción que presenta un cuerpo en reposo oponiéndose a su deslizamiento sobre otra superficie.

La fuerza de fricción dinámica tiene un valor igual a la que se requiere aplicar para que un cuerpo se deslice a velocidad constante sobre otro.

Trabajo, Energía y Potencia

Trabajo Mecánico

El trabajo es una magnitud escalar producido solo cuando una fuerza mueve un cuerpo en la misma dirección en que se aplica. Su valor se calcula multiplicando la magnitud de la componente de la fuerza localizada en la misma dirección en que se efectúa el movimiento del cuerpo, por el valor del desplazamiento que este realiza.

Energía

La energía es la propiedad que caracteriza la interacción de los componentes de un sistema físico que tienen la capacidad de realizar un trabajo.

• Calorífica
• Eléctrica
• Química
• Hidráulica
• Eólica
• Radiante
• Nuclear
• Mecánica

Energía Potencial Gravitatoria

Cuando levantamos un cuerpo cualquiera a una cierta altura, debemos efectuar un trabajo igual al producto de la fuerza aplicada por la altura a la que fue desplazado. Este trabajo se convierte en energía potencial gravitacional, porque su origen se debe a la atracción gravitacional de la Tierra sobre el cuerpo.

Energía Potencial Elástica

Por el estado en que se encuentra un resorte comprimido o estirado, una liga tensa o los muelles de espiral, como la cuerda enrollada de un reloj, tienen la capacidad de realizar trabajo, es decir, de desplazar algún cuerpo por la acción de una fuerza. Debido a ello, tienen energía potencial elástica.

Energía Cinética

Todo cuerpo en MOVIMIENTO tiene energía cinética.

Energía Cinética Traslacional

Un cuerpo tiene energía cinética traslacional cuando todas sus partes siguen una misma dirección.

Energía Cinética Rotacional

La presentan los cuerpos cuando giran.

Potencia Mecánica

Se define como la rapidez con que se realiza un trabajo. Se mide en watts y se dice que existe una potencia mecánica de un watt cuando se realiza un trabajo de un joule en un segundo.

Cantidad de Movimiento e Impulso

Cantidad de Movimiento

La cantidad de movimiento de un cuerpo es igual al producto de su masa por su velocidad.

Relación entre Impulso y Cantidad de Movimiento

El impulso y la cantidad de movimiento se encuentran estrechamente ligados, ya que uno genera al otro. Esta relación se manifiesta matemáticamente a partir de la Segunda Ley de Newton.

Choque Elástico e Inelástico

Un choque es el encuentro que se produce entre dos cuerpos cuando uno de ellos o los dos llevan una cierta velocidad. Hay de dos clases:

Choque Elástico

El cuerpo rebota y se conserva la energía cinética.

Choque Inelástico

El cuerpo no rebota y no se conserva la energía cinética.

Máquinas Simples y su Eficiencia

Una máquina simple es un dispositivo que se usa para cambiar la magnitud y/o la dirección en que se aplica una fuerza. Su característica principal es que transmiten la fuerza de modo directo, tal es el caso de la palanca, el plano inclinado, la polea y el torno.

Cuantificación de la Ventaja Mecánica

La ventaja mecánica (Vm) de una máquina simple se calcula al dividir el valor del peso o carga levantada, que recibe el nombre de fuerza de salida (Fs), entre el valor de la fuerza aplicada para levantar dicho peso, llamada fuerza de entrada (Fe). Su modelo matemático es:

Vm = Fs / Fe

Palanca

Consiste en una barra o varilla rígida, de madera o de metal, que se hace girar sobre un punto fijo denominado fulcro o punto de apoyo.

Tipos de Palanca

1. Primer género: El punto de apoyo se localiza entre la fuerza aplicada y la carga o resistencia, como unas tijeras o un sube y baja.
2. Segundo género: La resistencia se localiza entre el punto de apoyo y la fuerza aplicada, como un exprimidor de limones.
3. Tercer género: La fuerza aplicada se encuentra localizada entre el punto de apoyo y la resistencia, por ejemplo, unas pinzas para carne.

Plano Inclinado

Consta de una rampa, es decir, una superficie plana con un ángulo mucho menor de 90 grados respecto al suelo o eje horizontal.

Ruedas

La invención de la rueda significó un gran avance de la civilización y en la actualidad tiene múltiples usos.

Poleas

Una polea es una máquina simple y está constituida por un disco acanalado que gira alrededor de un eje fijo por medio de una cuerda que pasa por el canal del disco.

Polea Fija

No ofrece ninguna ventaja mecánica, ya que la fuerza aplicada es igual al valor del peso levantado; sin embargo, facilita el trabajo, pues es más fácil jalar una cuerda con peso que cargar el mismo peso en sí.

Polea Móvil

Ofrece ventaja mecánica, ya que la fuerza aplicada es igual a la mitad del valor del peso levantado, puesto que el peso es soportado por ambos segmentos de la cuerda.

Combinaciones Comunes de las Máquinas Simples

Ejemplos

• La bicicleta: En esta máquina intervienen ruedas, ejes, palancas, poleas y tornillos.
• Escalera eléctrica: Aquí intervienen ruedas, ejes, plano inclinado y poleas.
• El torniquete: Tiene poleas para mover la banda que pasa el boleto por los optocaptadores que validan el boleto.

Eficiencia de las Máquinas Simples

La eficiencia se determina mediante la relación entre el trabajo útil obtenido por una máquina, denominado trabajo de salida (W_s), y el trabajo realizado sobre la misma para producirlo, conocido como trabajo de entrada (W_e).

Eficiencia de una Polea Fija y de una Móvil

La eficiencia de una polea también se determina por medio del cociente obtenido al dividir el trabajo de salida entre el trabajo de entrada.

Expresada la eficiencia en porcentaje, tenemos:

Eficiencia (%) = (W_s / W_e) * 100

En una polea móvil ideal, es decir, sin desplazamiento y masa despreciable, cuya rueda o cordón usado sea flexible, no se alargue y su masa se pueda despreciar, la fuerza de salida es igual al doble de la fuerza de entrada.

Polipasto

Es un multiplicador de fuerza, ya que la fuerza de salida es mayor que la fuerza de entrada, pero para obtener el beneficio de una mayor fuerza de salida debemos invertir en una mayor distancia de entrada. En conclusión: cualquier máquina simple que multiplique fuerza, lo hará a expensas de una mayor distancia de entrada.

Concepto de Máquina Mecánica

Es un sistema por medio del cual se aprovechan fuerzas llamadas motrices, capaces de mover cargas o vencer fuerzas de resistencia. Por tanto, sirve para transformar un trabajo en otro, y esta transformación siempre provoca una pérdida de energía, la cual es menor cuando la eficiencia de la máquina sea mayor.

Tipos de Máquinas Mecánicas

• Las que se les suministra energía para producir un trabajo al levantar cargas, estampar sellos con un troquel fabricado con un bloque de acero grabado; pueden ser simples o complejas.
• La segunda está constituida por las que se les suministra energía requerida por las anteriores y comúnmente se les denomina motores.

Elasticidad

La elasticidad es la propiedad que tienen los cuerpos de recuperar su tamaño y forma original después de ser comprimidos o estirados, una vez que desaparece la fuerza que ocasiona la deformación. Cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo, provoca un esfuerzo o tensión en el interior de un cuerpo, ocasionando su deformación.

Esfuerzo y Deformación, Tensión y Compresión Unitarias

Cuando una fuerza se aplica a un cuerpo, le produce una deformación. El esfuerzo origina la deformación elástica. Existen tres tipos de deformación:

1. Esfuerzo de Tensión

   Se presenta cuando sobre algún cuerpo actúan fuerzas de igual magnitud, pero de sentido contrario, que se alejan entre sí.

2. Esfuerzo de Compresión

   Ocurre cuando sobre algún cuerpo actúan fuerzas iguales en magnitud, pero de sentido contrario, que se acercan entre sí.

3. Esfuerzo de Corte

   Se presenta cuando sobre algún cuerpo actúan fuerzas colineales de igual o diferente magnitud que se mueven en sentidos contrarios.