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lunes, julio 4th, 2011GRAVEDAD
lunes, julio 4th, 2011
La gravedad 0 en física, es una de las cuatro interacciones fundamentales. Origina la aceleración que experimenta un objeto en las cercanías de un objeto astronómico. También se denomina fuerza gravitatoria, fuerza de gravedad, interacción gravitatoria o gravitación.
Por efecto de la gravedad tenemos la sensación de peso. Si estamos en un planeta y no estamos bajo el efecto de otras fuerzas, experimentaremos una aceleración dirigida aproximadamente hacia el centro del planeta. En la superficie de la Tierra, la aceleración de la gravedad es aproximadamente 9,81 m/s2.
Einstein demostró que es una magnitud tensorial: «Dicha fuerza es una ilusión, un efecto de la geometría. La Tierra deforma el espacio-tiempo de nuestro entorno, de manera que el propio espacio nos empuja hacia el suelo».1
Albert Einstein demostró que la gravedad no es una fuerza de atracción, sino una manifestación de la distorsión de la geometría del espacio-tiempo bajo la influencia de los objetos que lo ocupan.
Contenido
Introducción
Sir Isaac Newton formuló la Ley de Gravitación Universal.
Los efectos de la gravedad son siempre atractivos, y la fuerza resultante se calcula respecto del centro de gravedad de ambos objetos (en el caso de la Tierra, el centro de gravedad es su centro de masas, al igual que en la mayoría de los cuerpos celestes de características homogéneas).
La gravedad tiene un alcance teórico infinito; pero, la fuerza es mayor si los objetos están próximos, y mientras se van alejando dicha fuerza pierde intensidad. La pérdida de intensidad de esta fuerza es proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Por ejemplo, si se aleja un objeto de otro al triple de distancia, entonces la fuerza de gravedad será la novena parte.
Se trata de una de las cuatro interacciones fundamentales observadas en la naturaleza, originando los movimientos a gran escala que se observan en el Universo: la órbita de la Luna alrededor de la Tierra, la órbita de los planetas alrededor del Sol, etcétera.
El término «gravedad» se utiliza también para designar la intensidad del fenómeno gravitatorio en la superficie de los planetas o satélites.
Isaac Newton fue el primero en exponer que es de la misma naturaleza la fuerza que hace que los objetos caigan con aceleración constante en la Tierra (gravedad terrestre) y la fuerza que mantiene en movimiento los planetas y las estrellas. Esta idea le llevó a formular la primera Teoría General de la Gravitación, la universalidad del fenómeno, expuesta en su obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.
Einstein, en la Teoría de la Relatividad General hace un análisis diferente de la interacción gravitatoria. De acuerdo con esta teoría, puede entenderse como un efecto geométrico de la materia sobre el espacio-tiempo. Cuando una cierta cantidad de materia ocupa una región del espacio-tiempo, ésta provoca que el espacio-tiempo se deforme. Visto así, la fuerza gravitatoria no es ya una «misteriosa fuerza que atrae» sino el efecto que produce la deformación del espacio-tiempo –de geometría no euclídea– sobre el movimiento de los cuerpos. Dado que todos los objetos (según esta teoría) se mueven en el espacio-tiempo, al deformarse este, la trayectoria de los objetos será desviada produciendo su aceleración que es lo que denominamos fuerza de gravedad.
Mecánica clásica: Ley de la Gravitación Universal de Newton
Artículo principal: Ley de gravitación universal
La Ley de la Gravitación Universal de Newton establece que la fuerza que ejerce una partícula puntual con masa m1 sobre otra con masa m2 es directamente proporcional al producto de las masas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa:
donde 
es el vector unitario que dirigido de la partícula 1 a la 2, esto es, en la dirección del vector 
, y 
es la constante de gravitación universal, siendo su valor aproximadamente 6,674 × 10−11 N·m2/kg2.
Por ejemplo, usando la ley de la Gravitación Universal, podemos calcular la fuerza de atracción entre la Tierra y un cuerpo de 50 kg. La masa de la Tierra es 5,974 × 1024 kg y la distancia entre el centro de gravedad de la Tierra (centro de la tierra) y el centro de gravedad del cuerpo es 6378,14 km (igual a 6378140 m, y suponiendo que el cuerpo se encuentre sobre la línea del Ecuador). Entonces, la fuerza es:
La fuerza con que se atraen la Tierra y el cuerpo de 50 kg es 490,062 N (Newtons, Sistema Internacional de Unidades), lo que representa 50 kgf (kilogramo-fuerza, Sistema Técnico), como cabía esperar, por lo que decimos simplemente que el cuerpo pesa 50 kg.
Dentro de esta ley empírica, tenemos estas importantes conclusiones:
Las fuerzas gravitatorias son siempre atractivas. El hecho de que los planetas describan una órbita cerrada alrededor del Sol indica este hecho. Una fuerza atractiva puede producir también órbitas abiertas pero una fuerza repulsiva nunca podrá producir órbitas cerradas.
Tienen alcance infinito. Dos cuerpos, por muy alejados que se encuentren, experimentan esta fuerza.
La fuerza asociada con la interacción gravitatoria es central.
Conclusión
La Ley de Gravedad Universal creció en importancia a medida que los científicos comprendieron su utilidad para predecir las órbitas de los planetas y otros cuerpos en el espacio. En 1705, Sir Edmund Halley, después de estudiar cometas con mucho detenimiento, predijo correctamente que el famoso cometa de 1682 volvería 76 años más tarde, en diciembre de 1758. Halley había usado la Ley de Newton para predecir el comportamiento del cometa girando alrededor del sol. Con el descubrimiento del valor preciso de Cavendish de la constante gravitacional, los científicos pudieron usar la Ley de Newton para más propósitos. En 1845, John Couch Adams y Urbain Le Verrier predijeron la existencia de un planeta, nunca visto, sobre la base de pequeñas discrepancias entre las predicciones y observaciones de la posición de Urano. En 1846, el astrónomo alemán Johann Galle confirmó sus predicciones y oficialmente descubrió el planeta nuevo, Neptuno.
Mientras que la Ley de Gravedad Universal de Newton es todavía útil hoy en día, Albert Einstein demostró en 1915, que la ley era sólo aproximadamente correcta, y que no funcionaba cuando la gravedad se convierte en demasiado fuerte. Sin embargo, la constante gravitacional de Cavendish tiene un importante papel en la alternativa de Einstein a la Ley de Newton, con la teoríaGeneral de la Relatividad. El valor de G ha sido el tema de un gran debate en años recientes, y los científicos todavía están intendando determinar un valor exacto para estas fundamentales constantes fisícas, difíciles de definir.
COMO SE FABRICA UNA MOTO
lunes, julio 4th, 2011LO BÁSICO DE LA NEUMÁTICA
lunes, julio 4th, 2011La neumática constituye una herramienta muy importante dentro del control automático en la industria , enumeramos aquí los conceptos mas importantes destinados a operarios y encargados de mantenimiento
1. Introducción
1.1 La evolución en la técnica del aire comprimido
El aire comprimido es una de las formas de energía más antiguas que conoce el hombre y aprovecha para reforzar sus recursos físicos.
El descubrimiento consciente del aire como medio – materia terrestre – se remonta a muchos siglos, lo mismo que un trabajo más o menos consciente con dicho medio.
El primero del que sabemos con seguridad es que se ocupó de la neumática, es decir, de la utilización del aire comprimido como elemento de trabajo, fue el griego KTESIBIOS. Hace más de dos mil años, construyó una catapulta de aire comprimido. Uno de los primeros libros acerca del empleo del aire comprimido como energía procede del siglo I de nuestra era, y describe mecanismos accionados por medio de aire caliente.
Fundamentos del control automático industrial .
Mas información sobre neumática , hidráulica y otros temas en mapa del sitio
De los antiguos griegos procede la expresión «Pneuma», que designa la respiración, el viento y, en filosofía, también el alma.
Como derivación de la palabra «Pneuma» se obtuvo, entre otras cosas el concepto Neumática que trata los movimientos y procesos del aire.
Aunque los rasgos básicos de la neumática se cuentan entre los más antiguos conocimientos de la humanidad, no fue sino hasta el siglo pasado cuando empezaron a investigarse sistemáticamente su comportamiento y sus reglas. Sólo desde aprox. 1950 podemos hablar de una verdadera aplicación industrial de la neumática en los procesos de fabricación.
Es cierto que con anterioridad ya existían algunas aplicaciones y ramos de explotación como por ejemplo en la minería, en la industria de la construcción y en los ferrocarriles (frenos de aire comprimido).
La irrupción verdadera y generalizada de la neumática en la industria no se inició, sin embargo, hasta que llegó a hacerse más acuciante la exigencia de una automatización y racionalización en los procesos de trabajo.
A pesar de que esta técnica fue rechazada en un inicio, debido en la mayoría de los casos a falta de conocimiento y de formación, fueron ampliándose los diversos sectores de aplicación.
En la actualidad, ya no se concibe una moderna explotación industrial sin el aire comprimido. Este es el motivo de que en los ramos industriales más variados se utilicen aparatos neumáticos.
Ventajas de la Neumática
El aire es de fácil captación y abunda en la tierra
El aire no posee propiedades explosivas, por lo que no existen riesgos de chispas.
Los actuadores pueden trabajar a velocidades razonablemente altas y fácilmente regulables
El trabajo con aire no daña los componentes de un circuito por efecto de golpes de ariete.
Las sobrecargas no constituyen situaciones peligrosas o que dañen los equipos en forma permanente.
Los cambios de temperatura no afectan en forma significativa.
Energía limpia
Cambios instantáneos de sentido
Desventajas de la neumática
En circuitos muy extensos se producen pérdidas de cargas considerables
Requiere de instalaciones especiales para recuperar el aire previamente empleado
Las presiones a las que trabajan normalmente, no permiten aplicar grandes fuerzas
Altos niveles de ruido generados por la descarga del aire hacia la atmósfera
Física de sólidos y fluidos
En general la materia se clasifica como uno de tres estados: sólido, líquido o gaseoso. Por la experiencia cotidiana sabemos que un sólido tiene un volumen y forma definidos. Un ladrillo mantiene su forma y tamaño día tras día. Sabemos también que un líquido tiene un volumen definido, mas no una forma definida. Por ejemplo, podemos echar leche en cualquier frasco y ésta siempre cabrá, claro, también depende de la capacidad de la vasija. Por último, un gas no tiene ni volumen ni forma definidos. Ejemplo de esto son las nubes, a las que siempre vemos con formas caprichosas. Estas definiciones nos ayudan a ilustrar los estados de la materia, aunque son un poco artificiales. Por ejemplo, el asfalto y los plásticos por lo general se consideran sólidos, pero durante largos espacios de tiempo tienden a fluir como líquidos.
Asimismo, la mayor parte de las sustancias pueden ser un sólido, líquido o gas (o combinaciones de éstos), según la temperatura y presión. En general, el tiempo que, tarda una sustancia particular en cambiar su forma en respuesta a una fuerza externa determina si consideramos a la sustancia como líquido, sólido o gas.
Un fluido es un conjunto de moléculas distribuidas al azar que se mantienen unidas por fuerzas cohesivas débiles y por fuerzas ejercidas por las paredes de un recipiente. Tanto los líquidos como los gases son fluidos.
Pero, ¿qué son las fuerzas cohesivas?
Las fuerzas cohesivas, o de cohesión son las fuerzas con que se mantienen unidas las moléculas de un cuerpo.
Características y diferencias entre sólidos y gases
Características de los sólidos
-Tienen forma y volumen definidos.
-No toman la forma del recipiente que los contiene.
-Sus fuerzas de cohesión son estables.
Ejemplos:
Un cuaderno, por más que lo dobles y maltrates no va a perder nunca su forma ni a aumentar o disminuir de tamaño; un borrador entrará en un estuche más grande pero no en uno más chico y por último, un lápiz no se va a desintegrar de la nada, se hará polvo si lo rompemos en pedacitos.
Características de los gases
-No tienen forma ni volumen definidos.
-Toman la forma del recipiente que los contiene.
-Sus fuerzas de cohesión son inestables..
1.2 Propiedades del aire comprimido
Causará asombro el hecho de que la neumática se haya podido expandir en tan corto tiempo y con tanta rapidez. Esto se debe, entre otras cosas, a que en la solución de algunos problemas de automatización no puede disponerse de otro medio que sea más simple y más económico.
¿Cuáles son las propiedades del aire comprimido que han contribuido a su popularidad?
· Abundante: Está disponible para su compresión prácticamente en todo el mundo, en cantidades ilimitadas.
· Transporte: El aire comprimido puede ser fácilmente transportado por tuberías, incluso a grandes distancias. No es necesario disponer tuberías de retorno.
· Almacenable: No es preciso que un compresor permanezca continuamente en servicio. El aire comprimido puede almacenarse en depósitos y tomarse de éstos. Además, se puede transportar en recipientes (botellas).
· Temperatura: El aire comprimido es insensible a las variaciones de temperatura , garantiza un trabajo seguro incluso a temperaturas extremas.
· Antideflagrante: No existe ningún riesgo de explosión ni incendio; por lo tanto, no es necesario disponer instalaciones antideflagrantes, que son caras.
· Limpio : El aire comprimido es limpio y, en caso de faltas de estanqueidad en elementos, no produce ningún ensuciamiento Esto es muy importante por ejemplo, en las industrias alimenticias, de la madera, textiles y del cuero .
· Constitución de los elementos : La concepción de los elementos de trabajo es simple si, por tanto, precio económico.
· Velocidad : Es un medio de trabajo muy rápido y, por eso, permite obtener velocidades de trabajo muy elevadas.(La velocidad de trabajo de cilindros neumáticos pueden regularse sin escalones.)
· A prueba de sobrecargas : Las herramientas y elementos de trabajo neumáticos pueden hasta su parada completa sin riesgo alguno de sobrecargas.
Para delimitar el campo de utilización de la neumática es preciso conocer también las propiedades adversas.
· Preparación: El aire comprimido debe ser preparado, antes de su utilización. Es preciso eliminar impurezas y humedad (al objeto de evitar un desgaste prematuro de los componentes).
· Compresible : Con aire comprimido no es posible obtener para los émbolos velocidades uniformes y constantes.
· Fuerza: El aire comprimido es económico sólo hasta cierta fuerza. Condicionado por la presión de servicio normalmente usual de 700 kPa (7 bar), el límite, también en función de la carrera y la velocidad, es de 20.000 a 30.000 N (2000 a 3000 kp).
· Escape : El escape de aire produce ruido. No obstante, este problema ya se ha resuelto en gran parte, gracias al desarrollo de materiales insonorizantes.
· Costos: El aire comprimido es una fuente de energía relativamente cara ; este elevado costo se compensa en su mayor parte por los elementos de precio económico y el buen rendimiento (cadencias elevadas).
1.3 Rentabilidad de los equipos neumáticos
Como consecuencia de la automatización y racionalización, la fuerza de trabajo manual ha sido reemplazada por otras formas de energía; una de éstas es muchas veces el aire comprimido
Ejemplo: Traslado de paquetes, accionamiento de palancas, transporte de piezas etc.
El aire comprimido es una fuente cara de energía, pero, sin duda, ofrece indudables ventajas. La producción y acumulación del aire comprimido, así como su distribución a las máquinas y dispositivos suponen gastos elevados. Pudiera pensarse que el uso de aparatos neumáticos está relacionado con costos especialmente elevados. Esto no es exacto, pues en el cálculo de la rentabilidad es necesario tener en cuenta, no sólo el costo de energía, sino también los costos que se producen en total. En un análisis detallado, resulta que el costo energético es despreciable junto a los salarios, costos de adquisición y costos de mantenimiento.
1.4 Fundamentos físicos
La superficie del globo terrestre está rodeada de una envoltura aérea. Esta es una mezcla indispensable para la vida y tiene la siguiente composición:
Nitrógeno aprox. 78% en volumen
Oxígeno aprox. 21% en volumen
Además contiene trazas, de bióxido de carbono, argón, hidrógeno, neón, helio, criptón y xenón.
Para una mejor comprensión de las leyes y comportamiento del aire se indican en primer lugar las magnitudes físicas y su correspondencia dentro del sistema de medidas. Con el fin de establecer aquí relaciones inequívocas y claramente definidas, los científicos y técnicos de la mayoría de los países están en vísperas de acordar un sistema de medidas que sea válido para todos, denominado «Sistema internacional de medidas», o abreviado «SI».
El universo
miércoles, junio 29th, 2011La japonesa K es la más veloz entre las supercomputadoras
martes, junio 21st, 2011
«K Computer
«El diseño de la firma Fujitsu asciende a la cima del Top500 alcanzando una velocidad tres veces mayor que su antecesora.
Una supercomputadora de origen japonés, de nombre K y con capacidad de llevar a cabo miles de millones de cálculos en un segundo se convirtió en la más veloz del mundo según se dio a conocer en la Conferencia Internacional de Supercomputadoras (ISC, por sus siglas en inglés).
El nuevo modelo logró registrar un rendimiento hasta tres veces más rápido que su antecesora, la china Tianhe-1A, que «sólo» es capaz de alcanzar poco más de 2,5 petaflops.
Si un petaflop equivale a 10 elevado a la 15, (o un 1 seguido de 15 ceros) de operaciones por segundo, el rendimiento de la K Computeres similar al que se podría lograr con un millón de computadoras personales, según explicó el profesor Jack Dongarra, encargado de elaborar la lista de las 500 computadoras más rápidas del mundo en base a su habilidad por procesar simples ecuaciones matemáticas.
El tercer lugar de la lista lo ocupa la computadora apodada Jaguar, propiedad del Laboratio Nacional Oak Ridge de Tennessee, en Estados Unidos, que tiene una velocidad máxima de 1,75 petaflops.
Estados Unidos ocupa otros cuatro puestos entre las diez computadoras más rápidas, pero es el auge de China el que sigue llamando la atención al contar con dos representantes en esta lista.
Proporcional
Una de las claves del diseño de la firma Fujitsu para lograr el récord es que incorpora un procesador de creación propia que se aleja de la tendencia de otras supercomputadoras, que usan productos Intel y AMD.
Debido a su vasto tamaño, que consiste actualmente en 672 compartimentos y que se ampliará hasta los 800, la supercomputadora japonesa requiere de energía eléctrica equivalente a 10.000 hogares y su funcionamiento cuesta alrededor de US$10 millones.
«No se trata de un modelo ineficiente, pero su consumo es proporcional a su tamaño», comentó Hans Meuer, director general de la ISC.
Sin embargo, estas cifras generan dudas sobre su capacidad de evolución en el futuro.
«Tiene un rendimiento impresionante», elogió el director general de centro de datos de Intel, Kirk Skaugen. «Pero usa la mitad de la energía en 8 petaflops de lo que nosotros consideramos que necesitamos para alcanzar 1.000 petaflops (en 2018)».
