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Este documento discute la necesidad de modelar sistemas físicos, el uso de modelos para simular el comportamiento de sistemas reales y las desventajas de la experimentación en algunos casos. Además, se presentan los beneficios del modelado, como la claridad para el diseño, la mejora del rendimiento y la exploración de múltiples soluciones. Se mencionan los modelos físicos y se presentan las leyes de Ohm, Kirchhoff y Newton, así como el proceso de obtención de ecuaciones dinámicas para sistemas de traslación y rotación. Se incluye una bibliografía.
Qué aprenderás
Tipo: Apuntes
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Necesidad de modelado del sistema Los modelos se utilizan para imitar el comportamiento de los sistemas en diferentes condiciones de funcionamiento. Esto también se puede hacer con la ayuda de la experimentación en el sistema. Pero, a veces, es inapropiado o imposible realizar experimentos en sistemas reales debido a las siguientes razones.
Sistemas físicos (Eléctricos y electrónicos) Ley de ohm: La corriente eléctrica (i) en un conductor (o circuito), es igual a la diferencia de potencial (v) sobre el conductor (o circuito), dividido por la resistencia (R) que opone a su paso. Leyes de Kirchhoff:
Modelado de sistemas físicos (Mecánicos) Segunda ley de newton para los sistemas de translación: La fuerza aplicada a un cuerpo es igual a masa de dicho cuerpo por su aceleración. Segunda ley de newton para los sistemas de rotación: En estos sistemas el equivalente del concepto masa y fuerza corresponde al de inercia y par, respectivamente. J: el momento de inercia de la carga a: la aceleración angular T: el par aplicado Elementos constitutivos (Sistemas de traslación), Masa-muelle-amortiguación.
Elementos constitutivos (Sistemas de rotación), Inercia-muelle-amortiguación. Obtención de ecuaciones dinámicas (sistema de traslación): 1.Indicación de los sentidos de desplazamiento en cada masa y determinación de sistemas de referencia coherentes con los mismos. 2.Trazado del diagrama del cuerpo libre para cada masa (se sustituyen los vínculos por fuerzas vinculares). 3.Aplicación de Leyes de la mecánica de Newton en cada masa Obtención de ecuaciones dinámicas (sistema de rotación): 1.Indicación de los sentidos de rotación en cada inercia y determinación de sistemas de referencia coherentes con los mismos. 2.Trazado del diagrama del cuerpo libre para cada inercia (se sustituyen los vínculos por pares vinculares). 3.Aplicación de Leyes de la mecánica de Newton en cada inercia
