ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
Estudiante
Código
6784
Tema
Descripción y análisis del movimiento en un truco de patinaje.
Introducción
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análisis paso a paso de la energía estática de una patineta
Tipo: Diapositivas
2020/2021
1 / 13
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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
Estudiante
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Tema
Descripción y análisis del movimiento en un truco de patinaje.
Introducción
A lo largo de la historia han existido una gran variedad de casos en los cuales se puede expresar en sistemas de conservación de energía de tal forma se incurso en uno que no tenga estudio tan especifico. Uno de los deportes que incluye movimiento los cuales generar varios tipos de energía es el skate, para poder realizar un truco es necesario cumplir con ciertas condiciones para que la pirueta sea posible. El caso específico a estudiar es un truco en el cual se toma una viada, posteriormente un salto y una caída de un desnivel de 128cm, para que en un salto sea ideal es recomendable generar un ángulo mayor a 45° con respecto a la caída. El sistema se ha dividido en 3 partes cruciales. Impulso: el tramo donde se genera la vida y velocidad necesaria para generar el salto. Salto: antes de llegar al punto de caída se realiza un salto el cual genera una energía elástica, pero puede ser descartada al tomar en el punto mayor la energía potencial gravitacional y la energía previa al salto que es energía cinética. La caída: el cálculo del ángulo para crear una condición ideal para que el truco pueda llegar a ser culminado.
MRUA ∆ Y =V (^) O t+
g t 2 ∆ Y =
g t 2 La velocidad inicial en el punto máximo en y será igual a 0. 1.125=
(9.81)t 2 t 2 =
t=0.479 s MRU v= x t v=
v=2. m s La velocidad ideal para realizar el ángulo es de 2.348 m/s. Impulso Impulso es una numérica que cuantifica el efecto que genera una fuerza con respecto al tiempo, se le suele denominar con la letra J y su expresión está dada por Ns por lo que el impulso se define a través de la fórmula. J=F∗∆ t Otra equivalencia que nos da es que el impulso es equivalente a la variación del momento por lo tanto impulso igual momento final menos momento inicial. J=∆ P J=Pf −Po Y de la misma forma el momento “P” es igual a la masa por la velocidad P=m∗v
De tal manera se reemplaza el valor de P en la ecuación anterior y se genera la segunda ecuación de impulso. J=mvf −mvo Esta ecuación se obtiene por el análisis realizado en base al teorema impuso- momento realizado en Khan Academy. Cuando se calcula el impulso se multiplica la fuerza por el tiempo, eso es su equivalente a encontrar el área bajo la curva fuerza-tiempo y es útil porque al analizar el área se puede encontrar con mayor facilidad tanto para formas complicadas que son una fuerza variable como para fuerzas constantes que son rectángulos, aunque en este caso no es necesario realizar las gráficas ya que entendemos que también se puede realizar un método alternativo a través de gráficas. Fórmulas de inicio: J=mvf −mvo J=F∗∆ t Al ser MRUA también usamos vf 2 =vo 2
- 2 ad Se procede a analizar la partida del sistema donde al dar el primer halón con el pie para tomar el impuso se recorre una distancia de 1 metro (eso varia por persona) por lo tanto se lo representa de la siguiente manera. El pie se ancla al suelo y hala para realizar el impuso
0 =v (^) f 2 −3.94 vf J=^48 ∗3. vf = (^0) y vf =3.94 (^) J=189.12 Ns De la misma forma después del primer impuso se cronometró el tiempo en que el móvil se detuvo para poder calcular la aceleración. El móvil se detuvo a un t= 11.23s (valor obtenido por promedio de tiempos tomados con cronometro). a= vf −vo tf −to a=
a=−0. m s 2 Es recomendable realizar siempre un recorrido de unos cuatro a cinco metros aproximadamente antes de realizar el salto, de no cumplir la velocidad necesaria para el salto se debe realizar otro impulso y tomar la velocidad adecuada para realizar el salto. Por lo tanto, al tener la velocidad necesaria de salida se necesita calcular a través del movimiento rectilíneo uniformemente variado la velocidad a los 5 metros de distancia una vez culminado el impulso. MRUV vf 2 =vo 2
- 2 ad vf 2 =(3.94) 2
- 2 (−0.3508) 5 vf 2 =12. vf =3. m s Para que el salto sea ideal la v min es v=2.^ m s por lo tanto vf =3.^ m s al ser mayor justifica que con un solo impulso se pueda lograr el objetivo.
Por lo tanto, el tramo de A hasta D es la suma de la distancia de impulso más la distancia para estabilizarse que son 5 m más 1m donde la distancia DB puede iniciar desde el borde del salto. AD=6m Y DB podemos no es necesario calcular pero si tener una noción de la velocidad con la que sale en su salto DC que podemos hacerlo a través de energías. Donde en el punto D Em=
m vox 2
m voy 2 Em=
m vox 2
m voy 2
De esta manera al obtener las velocidades a través de las energías se puede comprender el hecho de que el salto recibe un impulso que altera la velocidad en ese tramo y era necesario calcularlo para poder llegar a generar el ángulo buscado en el punto máximo. Por lo tanto, esos serían todos los datos necesarios para poder conocer si las capacidades del patinador eran suficientes para realizar el truco y cuántos impulsos necesitaría. Conclusiones Se logró entender a través de este ensayo qué este truco engloba una gran variedad de fuerzas y expresiones de energía por lo que es necesario estudiar detalladamente cada una para poder saber si es que las capacidades son óptimas y de la misma forma conocer si se puede mejorar uno de los aspectos para el desarrollo del mismo al acordar correctamente los tres puntos que son: el impulso, el salto y la caída parabólica de esta manera el truco podrá ser realizado de una manera correcta. Se concluyó que en el aspecto del salto hasta llegar al punto más alto antes de la caída la distancia horizontal que recorre en ese tramo es innecesaria ya que podemos calcular directamente la velocidad de partida gracias a energías de una manera simple y fácil. Recomendaciones Es recomendable trabajar dividiendo el sistema en varias zonas ya que trabajando individualmente en cada sector tendremos una mayor facilidad de resolución, como en este caso que se realizó dividiendo en tiro parabólico, energía mecánica e impulsos. Al igualar las energías es recomendable analizar la forma en cómo estás se presentan, ya que incluso pueden estar en el eje x y en el eje y de tal forma que al momento de expresarlas se pueden simplificar de una manera sencilla.
Bibliografía ¿Qué son el momento y el impulso? (artículo). (s. f.). Khan Academy. Recuperado 19 de febrero de 2021, de https://es.khanacademy.org/science/physics/linear- momentum/momentum-tutorial/a/what-are-momentum-and-impulse. ANEXOS: Tiempo de impulso T al detenerse
Toma de medidas en el Parque Sesquicentenario.