Física Básica.

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1 Física Básica

2 Conceptos Básicos - Fuerza
¿Qué es una “fuerza?” Una fuerza produce el movimiento de una masa (esta se acelera). Esto se resume en la segunda Ley de Newton: F = m x a (De hecho, las unidades de fuerza se llaman “Newtons.”)

3 Conceptos Básicos - Torque
¿Qué es “torque?” El torque se puede visualizar como una fuerza rotacional. Provoca la rotación de una masa. este motor produce un torque. Nos interesa el “torque” porque trataremos con motores y ejes rotacionales.

4 Fuerza y Torque ¿Cómo se relacionan fuerza y torque? Brazo de momento.
Una fuerza crea torque al actuar a través un brazo de momento. …produce un torque acá. Una fuerza aquí... La relación es t = F x r. r es la longitud del brazo de momento (en este caso, la longitud de la llave).

5 Engranajes y Torque Hasta ahora, hemos dicho que los engranajes cambian la velocidad. Pero, también cambian el torque. Pregunta: ¿Cuál es la razón de engranajes de esta caja de cambios? Respuesta: 75 a 1 Significa que el eje de salida rota 75 veces más lento que el eje de entrada. También significa que el eje de salida tiene 75 veces el torque del eje de entrada.

6 Engranajes y Torque t1 = F1 x r1 t2 = F2 x r2 Analyzing the fuerzas...
F1 = t1 / r1 F2 = t2 / r2 F1 = - F2 t1 / r1 = -t2 / r2 -t2 / t1 = r2 / r1 F1 = -F2 t2 r2 t1 r1 La razón de los torques es la de los radios de los engranajes. Y eso es justo la razón de engranajes!

7 Engranajes y Torque Los engranajes pueden incrementar el torque (y la fuerza) que ejercen sobre algo. Esto se denomina ventaja mecánica. El torque aumenta Pero, se paga un precio. ¿Sabe cuál es ese precio?

8 Conceptos Básicos - Trabajo
El Trabajo (en física) se define como una fuerza que actúa a la distancia. W = F x d El trabajo en términos de rotación es un torque que actúa sobre un ángulo. W = t x q

9 Ventaja Mecánica Con nuestra caja de cambios, es posible crear un gran torque acá... …pero a expensas de girar mucho esta manivela! Recuerde: W = t x q

10 Potencia La Potencia es la taza a la cual se realiza el trabajo. Se puede pensar como trabajo por segundo. Potencia = Trabajo / s. Como el trabajo, la potencia tiene 2 componentes, fuerza y velocidad. P = F x v (v es por velocidad). Pregunta: ¿puede nombrar 2 unidades de potencia? Respuesta: caballos de fuerza y Watts.

11 Potencia La potencia tiene las mismas desventajas que el trabajo. Un motor produce la misma cantidad de potencia. Potencia total Potencia total Así, se puede tener un robot rápido, pero débil O, un robot lento, pero fuerte. Velocidad Empuje Velocidad Empuje La potencia totalde entrada debe ser igual a la potencia total de salida (con una excepción)...

12 Fricción = Mala La Fricción surge cuando dos superficies se frotan.
La fricción en nuestra caja de cambios provoca una pérdida de la potencia de entrada. La pérdida es en forma de calor o de sonido.

13 Fricción = Buena Pero, la fricción es también lo que permite moverse a su robot. La rueda produce una fuerza friccional en contra del piso, gracias la cual el robot se mueve.

14 Resumen – Puntos Claves
Una fuerza produce el movimiento de una masa. El torque es una fuerza rotacional. El trabajo tiene 2 componentes, fuerza y distancia. La ventaja mecánica permite incrementar una componente del trabajo a expensas de la otra. Los engranajes son una forma de obtener ventaja mecánica. Ellos, incremental el torque de un robot. La potencia es el producto de fuerza veces velocidad. Un robot puede ser lento y fuerte ó, rápido y débil. La fricción produce pérdidas de potencia, pero también facilita el avance del robot en el terreno..

15 Centro de Gravedad El RCX es, lejos, el componente más pesado de su robot. Entonces, debe estar bien ubicado para mejorar el equilibrio del robot. Bueno malo!

16 Centro de Gravedad Hay dos conceptos básicos para entender la idea de balance. 1) El Centro de Gravedad (o Centro de Masa) es el punto de un objeto en el cual se asume está localizada toda el peso. Para el RCX, el Centro de Gravedad se asume ubicado directamente en el centro del bloque.

17 Centro de Gravedad 2) El Polígono de Soporte es la “base” del robot, y es en este caso el polígono formado por las ruedas. Rectángulo Triángulo Línea (inestable)

18 Centro de Gravedad Para un robot más estable, el Centro de Gravedad debería estar lo más cercano del centro del Polígono de Soporte como sea posible. Este robot se vuelca debido a que el centro de Gravedad está fuera del polígono de soporte.

19 Centro de Gravedad La altura del centro de gravedad también afecta el balance. A pesar que el centro de gravedad del RCX está centrado dentro del polígono de soporte, bastará un pequeño golpe para sacar el centro de gravedad fuera del polígono de soporte.

20 Centro de Gravedad ¿por qué está malo este robot?
¿Por qué está bueno este robot? El RCX está bajo y bien centrado al interior del polígono de soporte. El RCX está alto y escásamente dentro del polígono de soporte.