Biofisica Semana 3-Medicina
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1
DINÁMICA. CINEMÁTICA Y SALTO VERTICAL EN SERES
VIVOS
DINÁMICA. CINEMÁTICA Y SALTO VERTICAL EN SERES
VIVOS
BiOFÍSICA- Gladys Ofelia Cruz VillarBiOFÍSICA- Gladys Ofelia Cruz Villar
2
DINÁMICADINÁMICA1 Movimiento y sistemas de referencia
Es el estudio de los cuerpos en movimiento y esta se divide en:.
• Cinemática: Estudia las relaciones que existen entre los desplazamientos, velocidades y aceleraciones en el movimiento traslacional o rotacional. No se interesa en las fuerzas que intervienen sino solo en la descripción de los movimientos por si mismos.•Cinética: trata de los cuerpos en movimiento y las fuerzas que actúan para producirlo
1ª Todo cuerpo tiende a permanecer en el estado en que seencuentra –INERCIA–.
2ª PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA DINÁMICA:La fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo
F=m.a3ª A toda acción se opone una REACCIÓN igual y de sentido
contrario.
LEYES DE NEWTONLEYES DE NEWTON
20/04/23 G.Cruz Villar 4
causa
efecto MRU MRUV
F 0
F 0
F 0
F
am
1° ley de Newton2° ley de Newton
3° ley de Newton
El determinismo en la Mecánica
20/04/23 Yuri Milachay 5
Peso
Normal
N N
Fuerzas mecánicasFricción
fr
T
Tensión de la cuerda
20/04/23 G. Cruz 6
• Cuando dos cuerpos en contacto se deslizan o tienden a deslizarse entre sí, la fuerza de interacción entre ellos son la fricción y la normal. • Luego
• Donde µk es el coeficiente de fricción cinética.
N
f
k kf N
Fuerza de fricción
Peso, Normal y Fuerza de Rozamiento
• Donde :
• N: Normal• Fr: Fuerza de
Rozamiento• P: Peso
Pt: Componente tangencial
Pn: Componente Normal
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8
6MOVIMIENTO RECTILÍNEO Y UNIFORME (MRU)MOVIMIENTO RECTILÍNEO Y UNIFORME (MRU)
Tiempo (s)
50 100 150 200 250
Posición A B C D E Distancia al hangar (m)
200 400 600 800 1000
200
600
1000
50 150 250100 200 t (s)
e (m)
4
50 150 250100 200 t (s)
v (m/s)
Gráfica x-t Gráfica v-t
Al ser la trayectoria rectilínea el desplazamiento ( ) y el espacio recorrido (e) coinciden.Como la velocidad es constante la velocidad media y la rapidez coinciden.
d =V.td =V.t
Velocidad pendiente de la gráfica
d
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Ejercicio de Aplicación
• Jorge creció 5 centímetros entre las edades de 14,00 y 14,50 años a) Cuál es la rapidez promedio del cambio de estatura en este tiempo
SOLUCIÓN:
año
cm
años
cm
t
dV 10
50,0
5
10
• b) A los 14 años Jorge media 1,52 de estatura. Suponiendo que la rapidez del cambio de estatura (rapidez de crecimiento) es constante entre las edades de 14 y 17 años, hallar el cambio estatura en este tiempo.
cmañosaño
cmVtd 30310
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c) ¿Cuál será la estatura cuando alcance la edad de 17 años? d) A partir de esta información ¿Podría predecir la estatura que tendrá al llegar a los 30 años? Justifique su respuesta.
Talla a los 14 años: 1,52Δd= 30 cmTalla a los 17 años: 1,52 + 30 cm
Talla a los 17 años=1,82 cm
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Física y Química1º BACHILLERATO
MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORMEMENTE ACELERADO (MRUA)
MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORMEMENTE ACELERADO (MRUA)
En este movimiento la velocidad va cambiando en módulo (aceleramos o frenamos) en función del tiempo. y por lo tanto hay aceleración constante.
Gráfica x-t
Gráfica v-t
Gráfica a-t
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Física y Química1º BACHILLERATO
Ecuaciones en MRUVEcuaciones en MRUV
atVV if
221 attVd i
tVV
d fi
2
Regla de signos:+a: movimiento acelerado-a: Movimiento retardado
adVV if 222
14
Una persona sujeta adecuadamente por el cinturón de seguridad tiene muchas posibilidades de sobrevivir a un choque entre coches, si la aceleración no supera los 30g. Suponiendo una desaceleración constante de este valor. Calcular la distancia aproximada que debe ceder la parte delantera del coche si tiene lugar un choque a 30 m/s.
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ΔX
Vf =0Vi = 30 m/s
adVV if 222
SOLUCIÓN
a
Vx i
2
2
2
2
/)8,9)(30(2
/30(
sm
sm
mx 5,1
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Aplicación del MRUV: SALTO VERTCALAplicación del MRUV: SALTO VERTCAL
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FASES DEL SALTO VERTCALFASES DEL SALTO VERTCAL
Impulso
V=0
V=Vd
Patas presionan contra el suelo
Patas completamente extendidas
En esta fase , se gana aceleración, la cual le da a los músculos la fuerza necesaria para efectuar el salto
18
Vuelo
Patas apenas se separan del suelo
V=Vd
Hasta llegar a su máxima altura.
V=0
El ser vivo está sometido sólo a la aceleración de la gravedad
19
Ecuaciones de Salto VerticalEcuaciones de Salto Vertical
2
21 tad
d
gh
t
Va d
g
Vh d
2
2
adghVd 22
DISTANCIA DE ACELERACIÓN
ACELERACIÓN DE DESPEGUE
ALTURA VERTICAL
VELOCIDAD DE DESPEGUE
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TABLA NRO 01: DISTANCIAS DE ACELERACIÓN Y ALTURAS
MÁXIMAS EN ALGUNOS SERES VIVOS
Ser VivoDistancia
De aceleración (m)
Altura vertical (m)
Ser Humano 0,5 1Canguro 1 2,7Rana 0,09 0,3Langosta 0,03 0,3Pulga 0,0008 0,1
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Un astronauta con traje espacial puede saltar 0,5 m en vertical en la superficie de la tierra. La aceleración de la gravedad en Marte es 0,40 veces la de la tierra. Si su velocidad de despegue es la misma ¿a qué altura llegaría el astronauta que salte en Marte?
Primero: Hallamos la velocidad de despegue
gV
gV
ghV
d
d
d
2
2 )5,0(2
2Hallamos la altura en Marte
marte
d
g
Vh
2
2
mg
gh 25,1
)40,0(2
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MOVIMIENTO PARABÓLICO
Vx = Vcosθ
tVd i ).cos(
Vy = Vsenθ
22yxR VVV
θ
23
Ecuaciones En Movimiento ParabólicoEcuaciones En Movimiento Parabólico
tVd X ).(
gtVV iyy ).(
MRU
MRUV(Caída Libre)
ghVV yify 222
2
2
1).( gttVh yi
tVV
hfyyi .
2
g
VH yimáx 2
2
g
Vt ysub
i
g
Vt yivuelo
2
24
ALCANCE HORIZONTAL
g
senV
g
senVR
g
VVTvueloVR
ii
iyixix
2cos.2
.2.
22
25
• Si en una prueba de salto largo se realiza un salto de 1,3 s en el aire (θ=45º) ¿Cuál sería su alcance? ¿Cree Ud. Que estos resultados se ajustan a la realidad?
g
Vt yivuelo
2
Luego,
Primero: Hallamos la velocidad INICIAL
sms
V
sm
xVs
sm
xi
i
/37,62
8,9.3,1
/8,9
23,1
2
2
Pero como θ=45º, Viy=Vix
mss
mR
tVR vueloix
28,83,1.37,6
.
20/04/23 Yuri Milachay 26
Dinámica del movimiento circular uniforme
La fuerza resultante está dirigida hacia el centro de giro. Esta fuerza recibe el nombre de centrípeta y es la responsable de la producción del movimiento circular.
20/04/23 G. Cruz 27
Fuerza centrípeta y aceleración centrípeta en el MCU
• La aceleración centrípeta o radial también se expresa a través de la velocidad angular.
• La fuerza centrípeta, Es la fuerza resultante en la dirección radial que origina todo movimiento circular. Posee la misma dirección y sentido que el eje de la aceleración centrípeta.
2
c
va
r
2ca r
rad c cF F ma
EJERCICIO
• Sabiendo que la máxima aceleración que aguanta el organismo humano en condiciones normales es de 9g, la máxima velocidad con la que puede salir de un rizo de 500 m de radio, un piloto de acrobacia aérea, será aproximadamente en m/s:
• Tómese g=10 m/s2
28
Solución
29
smms
mV
r
Vac
/2125001092
2
cuestionario
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31
CUESTIONARIO1. Según la segunda ley de
Newton, la fuerza es:
a) Directamente proporcional a la aceleración aplicada
b) Inversamente proporcional a la aceleración aplicada
c) Cero
2. En un movimiento de caída libre, podemos decir que la aceleración:
a)Va disminuyendo
b)Va aumentando
c)Es constante
d)Es cero
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3. Una persona sujeta adecuadamente por el cinturón de seguridad tiene muchas posibilidades de sobrevivir a un choque entre coches, si la aceleración no supera ¿Cuántas veces el valor de la gravedad?_________
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4. Una de las fases en Salto Vertical, es la fase de ________, donde se gana aceleración, la cual le da a los músculos la ___________, necesaria para efectuar el salto.
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5. La máxima aceleración que puede aguantar un hombre en vuelo es de: _______
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6. Una persona desea empujar una heladera que pesa 600 N ¿ Dónde le resultaría más fácil hacerlo ?
a) - En la Tierra, donde la heladera pesa 600 N.
b) - En la Luna, donde la heladera pesa 100 N.
c) - En una nave espacial donde no pesa nada.
d) Es igual de difícil en cualquier lugar porque se trata de la misma cantidad de materia
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7. En el movimiento circular uniforme (MCU), la aceleración centrípeta se debe principalmente a:
a)Cambio en la dirección del movimiento
b)Variación del módulo de la velocidad
c)Variación del Radio
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8. Cuál de los siguientes ejemplos no se puede aproximar a un sistema de referencia inercial
a)Avión
b)Tierra
c)Montaña Rusa
d)Todos los ejemplos anteriores se pueden aproximar a un sistema de referencia inercial.