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Universidad Autónoma de Nuevo León
Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Unidad de Aprendizaje:
D I N A M I C A
ACTIVDAD 1. Conceptos generales de la Dinámica.
DOCENTE: ING. ROLANDO AGUILERA HERNÁNDEZ
Nombre del equipo: Dinamita
Integrantes del equipo:
Nombre Matricula Carrera
Oscar Samuel Reyna Garza 1626874 IMA
Yosselin Yamileth González Navarro 1729803 IMA
Luis Antonio Treviño Arellano 1942696 IME
Jakeline Palomo Aguilar 1799902 IMA
José Miguel Dimas Espinoza 1660755 IME
Eduardo Gabriel García Carmona 1683229 IEA
Christian Axel De La Cruz Puente 1802000 IEA
Jesús Eugenio Fabela Ruiz 1820996 IMA
Milton Carey Jaramillo Torres. 1736320 IME
Fernando Gracia Gallegos 1726702 IMA
Semestre Agosto 2020-Enero 2021
CONCEPTOS GENERALES DE LA DINÁMICA ACTIVIDAD 1.- INVESTIGAR LOS SIGUIENTES CONCEPTOS.
DINÁMICA:
Dinámica es una rama de la física que estudia la relación entre las fuerzas que actúan sobre un cuerpo y los efectos que se producirán sobre el movimiento de los cuerpos. En el ámbito de la física está regulada por las Leyes de Newton lo cual obedece a 3 leyes: la primera ley, indica que un cuerpo se mantendrá en reposo o movimiento uniforme excepto que sobre el cuerpo actúa una fuerza; la segunda ley, establece que la variación del movimiento de los cuerpos es proporcional a la fuerza que se ejerce sobre él; la tercera ley, expresa que el impulso de una fuerza constante es el producto de la misma por el tiempo que actúa y produce una alteración en la cantidad de movimiento sobre el cuerpo afectado.
MECÁNICA:
La mecánica es la ciencia que estudia el movimiento de los cuerpos bajo la acción de las fuerzas participantes. En física, los estudios teóricos sobre los comportamientos mecánicos de los objetos como, por ejemplo, en la mecánica clásica, la mecánica relativista y la mecánica cuántica es importante para entender la dinámica del mundo que nos rodea. Tanto para el estudio como para la aplicación de la mecánica se debe conocer los principios de la energía mecánica como la fuerza que impulsará un mecanismo.
Sólido Rígido
Un sólido rígido es un sistema de partículas en el cual las distancias relativas entre ellas permanecen constantes. Cuando las distancias entre las partículas que constituyen un sólido varían, dicho sólido se denomina deformable. En lo que sigue nos ocuparemos únicamente del estudio del movimiento de un sólido rígido. En general, el movimiento de un sólido rígido puede ser muy complejo; sin embargo, vamos a ver que haciendo las descomposiciones oportunas, puede ser analizado por partes, lo que nos permitirá simplificar el problema. El bolo durante su vuelo describe un movimiento complejo, en el que gira y al mismo tiempo va desplazándose hacia la derecha. Como el sólido es un sistema de partículas, podemos calcular la aceleración de su centro de masas utilizando la segunda ley de Newton. Las únicas fuerzas externas que actúan sobre él (despreciando el rozamiento) son los pesos de las partículas que lo constituyen y, por tanto, la aceleración de su centro de masas viene dada por:
GEOMETRIA DE MOVIMIENTOS
Para empezar, hablar sobre los diferentes movimientos geométricos tenemos que conocer que es geometría de movimientos y después seguir con los diferentes partes que la conforman. ¿QUE ES GEOMETRIA DE MOVIMIENTOS? Este movimiento no permite realizar un papel importante en nuestras vidas, en las cuales están muchas de las actividades que realizamos a diario. Continuamente estamos ante situaciones en las que los objetos que nos rodean se mueven, se desplazan, giran en alguna dirección o se reflejan, y no nos detenemos a pensar porque sucede lo que estamos viendo o lo que está sucediendo a nuestro alrededor. EJEMPLOS:
LA TRASLACIÓN
Pensemos por un momento sobre la traslación y digamos que es lo que pasa o sucede para que ocurra este fenómeno natural o como un deslizamiento en un plano. En nuestras vidas a transcurrir el tiempo nos damos cuenta de muchos ejemplos de traslación o deslizamientos ● cuando abrimos una gaveta. ● · cuando se abren o se cierran las verjas en las casas. ● · cuando se practican deportes como el patinaje. LA ROTACIÓN En este vamos a ver cómo es la rotación o giro de los procedimientos que llevamos a cabo durante nuestras vidas o una figura deseada para conseguir la forma geométrica. Algunos ejemplos de giro en nuestro diario vivir: ● · el movimiento de las agujas de un reloj. ● · al abrir una puerta. · ● el movimiento del timón al manejar un carro. Para un plano debemos realizar una rotación en unos de los planos, primero que todo debemos de fijar un punto — centro de giro — y sobre él girar la figura. También tenemos que concretar el ángulo de giro que se quiere aplicar. En la rotación permanece el tamaño y la forma de la figura, pero no la orientación. El centro de giro puede ser un punto de la figura puede ser un punto externo a ella.
VECTOR
¿Qué es un vector? En física, se llama vector a un segmento de recta en el espacio que parte de un punto hacia otro, es decir, que tiene dirección y sentido. Los vectores en física tienen por función expresar las llamadas magnitudes vectoriales. El término vector proviene del latín vector, vectoris, cuyo significado es ‘el que conduce’, o ‘el que transporta’. Los vectores se representan gráficamente con una flecha. Asimismo, cuando deben ser expresados en una fórmula, se representan con una letra coronada por una flecha.
- TIPOS DE VECTORES
· VECTORES LIGADOS: son aquellos vectores equipolentes que se encuentran en la misma recta. Así, esta clase de vectores tendrán la igual dirección, módulo, sentido y además formarán parte de la misma recta. VECTORES OPUESTOS: cuando dos vectores tienen la misma dirección, el mismo módulo pero distinto sentido reciben el nombre de vectores opuestos. · VECTORES UNITARIOS: son vectores de módulo uno. Si se quiere obtener un vector unitario con la misma dirección y sentido, a partir del vector dado, se debe dividir a este último por su módulo. · VECTORES CONCURRENTES: si dos vectores tienen el mismo origen se los denomina vectores concurrentes.
ESLABÓN
Un eslabón es un cuerpo rígido que posee al menos dos nodos, siendo éstos los
puntos de unión con otros eslabones.
Se puede clasificar bajo 3 diferentes formas
Número de nodos
El eslabón es nombrado dependiendo de la cantidad de nodos que contenga
Según el movimiento
El eslabón es nombrado según su movimiento, independientemente de la forma que
tenga
- Manivela: Es el eslabón que representa el movimiento alrededor de un
nodo fijo
- Corredera; es el eslabón que representa el movimiento de translación
rectilínea sobre una referencia o guía fija
- Biela: Representa el movimiento en donde todos los nodos se
encuentran en movimiento
- La empuñadura es la parte adaptada para ser cogida con las manos
(en el caso de los pedales esta se adapta a las características del pie).
Tipos de manivela
Manivela-torno : Una manivela es una barra que está unida a un eje al que hace
girar. La fuerza necesaria para que el eje gire es menor que la que habría que
aplicarle directamente.
Biela-manivela : está formado por una manivela y una barra denominada biela. Esta
se encuentra articulada por un extremo con dicha manivela y por el otro con un
elemento que describe un movimiento alternativo
BIELA
La biela es la varilla, articulada por un extremo con el pistón y por el otro con la
muñequilla del cigüeñal, que permite la transformación del movimiento alternativo en
rotativo.
Partes de una biela
Una biela se divide en tres partes principales:
● Pie de biela: Se denomina pie de biela, a la parte encargada de la unión con
el pistón y que tiene un movimiento alternativo.
● Cabeza de biela : De la misma manera, la cabeza de la biela es la zona
encargada de unir biela y cigueñal y sigue un movimiento rotativo.
● Cuerpo de biela : Finalmente, el cuerpo de la biela es la parte encargada de
unir pie y cabeza. Tiene un movimiento compuesto de rotación y traslación y
es la zona que soportará principalmente los esfuerzos de compresión.
Tipos de bielas
Bielas de motores En función de la forma de la cabeza de biela, y como se une a
ella el sombrerete, se pueden distinguir:
OSCILADOR
Es un sistema capaz de crear perturbaciones o cambios periódicos o cuasiperiódicos en un medio, ya sea un medio material (sonido) o un campo electromagnético (ondas de radio, microondas, infrarrojo, luz visible, rayos X, rayos gamma, rayos cósmicos). En electrónica un oscilador es un dispositivo capaz de convertir la energía de corriente
continua en corriente alterna de una determinada frecuencia.
LEVA
Es un dispositivo adecuado para la transformación de movimientos. Tiene una superficie curva o ranurada sobre la que se apoya un seguidor, que es como se denomina a la barra de salida, al que la leva le imprime el movimiento. Leva y seguidor se pueden diseñar para la generación o síntesis de funciones y movimientos. En el ámbito de la automoción, se encuentran en el árbol de levas de un motor de combustión interna alternativo. El giro del eje controla la apertura de la válvula, que se mantiene abierta durante un cierto tiempo para después cerrarse por la acción del muelle.
JUNTA CINEMÁTICA:
Conexión entre dos o más elementos que permite algún movimiento o
movimiento potencial entre los eslabones conectados.
Robert L. Norton (2009)DISEÑO DE MAQUINARIA, Síntesis y análisis de
máquinas y mecanismos ;Cuarta edición; Impreso en México; Director
editorial: Ricardo Alejandro del Bosque Alayón pg. 29-
GRADO DE LIBERTAD: El GDL del sistema es igual al número de parámetros
(mediciones) independientes que se requieren para definir de manera única su posición en el espacio en cualquier instante de tiempo
Robert L. Norton (2009)DISEÑO DE MAQUINARIA, Síntesis y análisis de
máquinas y mecanismos ;Cuarta edición; Impreso en México; Director
editorial: Ricardo Alejandro del Bosque Alayón pg. 27
REPRESENTACION CINEMATICA : El análisis de mecanismos requiere que
se dibujen diagramas cinemáticos claros, simples y esquemáticos de los
eslabones y juntas con los que están formados dichos mecanismos.
-Transformación de movimiento circular en rectilíneo: Puede ser de tres tipos: Piñón- cremallera, manivela-torno y tornillo-tuerca. -Transformación de movimiento circular en rectilíneo alternativo: Puede ser: Biela-Manivela, Leva, Cigüeñal y excéntrica. https://sites.google.com/site/mecanismosbeatrizvn3oc/home/b-clasificacion-de- mecanismos
LEY DE GRASHOF
Establece que en un mecanismo plano de cuatro barras articuladas con una de ellas fija, por lo menos una de las barras podrá hacer un giro completo, siempre que la suma de la barra más corta y la barra más larga, sea menor o igual que la suma de las otras dos. Ejemplo de mecanismo donde se cumple la ley de Grashof. La barra más corta d2 gira completamente y la barra opuesta d4 hace un movimiento de balancín.
Se cumple d2 + d3 <= d1 + d
LEY DE GRÜEBLER:
Es una expresión para la aplicación del criterio del mismo nombre que permite obtener el grado de movilidad de un mecanismo. El criterio consiste simplemente en realizar una diferencia entre los grados de libertad de los eslabones del mecanismo y las restricciones impuestas por los pares cinemáticos. En el caso de mecanismos planos con un eslabón fijo, la fórmula resulta: Donde n es el número de eslabones, j 1 el número de pares cinemáticos inferiores (cada uno restringe dos grados de libertad en el plano) y j 2 el número de pares cinemáticos superiores (cada uno restringe un grado de libertad en el plano).
CURVA DE ACOPLAMIENTO
La biela o acoplador de un eslabonamiento plano de cuatro barras se puede concebir como un plano infinito que se extiende en todas las direcciones; pero que se conecta por medio de pasadores a los eslabones de entrada y de salida. Dos trayectorias de este tipo, a saber, las generadas por las conexiones de pasador del acoplador, son simples círculos cuyos centros se encuentran en los dos pivotes
MÉTODO GRÁFICO DE POSICIÓN DE MECANISMO
MÉTODO GRÁFICO:
Para cualquier eslabonamiento de un grado de libertad, como uno de cuatro
barras, solo se necesita un parámetro que defina por completo las posiciones
de todos los eslabones. El parámetro que se elige usualmente es el ángulo
del eslabón de entrada θ2. Se desea determinar los ángulos θ3 y θ4. Las
longitudes de todos los eslabones se conocen. El análisis grafico de este
problema es trivial. Si se traza a escala el eslabonamiento en una posición
particular (dado el ángulo θ2), solo es necesario medir con un transportador
los ángulos de los eslabones 3 y 4. Se debe notar que todos los ángulos se
miden desde la parte positiva del eje x. La exactitud de esta solución grafica
estará limitada por la destreza y el cuidado al dibujar, y por la precisión del
transportador de ángulos que se use. Es importante notar que tal solución
sólo es válida para la posición particular (valor de θ2) seleccionada. Para
cada análisis de posición adicional se debe redibujar por completo el
eslabonamiento. Esto puede ser muy laborioso si se necesita un análisis en
cada incremento de 1º en θ2.
VELOCIDAD TANGENCIAL
La velocidad tangencial es la velocidad del móvil (distancia que recorre en el
tiempo).
Por lo tanto para distintos radios y a la misma velocidad angular, el móvil se
desplaza a distintas velocidades tangenciales. A mayor radio y a la misma
cantidad de vueltas por segundo, el móvil recorre una trayectoria mayor,
porque el perímetro de esa circunferencia es mayor y por lo tanto la velocidad
tangencial también es mayor.
La velocidad tangencial se mide en unidades de espacio sobre unidades de
tiempo, por ejemplo [m/s], [km/h], etc. Se calcula como la distancia recorrida
en un período de tiempo.
Por ejemplo si se recorre todo el perímetro de una circunferencia de radio 5
metros en 1 segundo, la velocidad tangencial es:
Ecuación de la velocidad tangencial
Para calcular la velocidad tangencial se multiplica la velocidad angular por el
radio.
V = Velocidad tangencial [m/s]
ω = Velocidad angular = 2 π f [rad/s]
r = Radio de giro [m]
Para el ejemplo anterior la calculamos como:
En MCU la velocidad tangencial es constante (en módulo) para un mismo
punto. A mayor distancia del eje, la velocidad tangencial aumenta. Su
