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Instituto Tecnológico de Ciudad Juárez.

Alan Javier Fierro Varela. 16111848. Dinámica. Grupo G. Ensayo: Importancia del estudio de la dinámica en la ingeniería en mecatrónica.

13-Septiembre-2017.

Introducción: La dinámica es una de las diversas ramas que abarca la física y esta ciencia se encarga de estudiar la relación de la fuerza con el movimiento de los cuerpos y cuáles son sus causas. En la vida cotidiana estamos expuestos a eventos que tienen que ver con la dinámica, prácticamente el movimiento está en la mayor parte de nuestra vida diaria, por ejemplo, ver el movimiento y la velocidad de un automóvil y presenciar la reacción que tiene al aplicar los frenos de forma repentina. O practicar algún deporte como el futbol y reconocer que tipo de movimiento hace el balón al golpearlo con fuerza, observar su trayectoria, etc. Ahora bien, explicado en forma breve el concepto de dinámica y haber mencionado 2 ejemplos de la vida diaria explicaremos en el siguiente ensayo la importancia que tiene el estudio de esta ciencia con la ingeniería y específicamente en la mecatrónica.

Desarrollo: La dinámica es la parte de la física que describe la evolución en el tiempo de un sistema físico en relación con las causas que provocan los cambios de estado físico y/o estado de movimiento. El objetivo de la dinámica es describir los factores capaces de producir alteraciones de un sistema físico, cuantificarlos y plantear ecuaciones de movimiento o ecuaciones de evolución para dicho sistema de operación. El estudio de la dinámica es prominente en los sistemas mecánicos (clásicos, relativistas o cuánticos), pero también en la termodinámica y electrodinámica. En este artículo se describen los aspectos principales de la dinámica en sistemas mecánicos, y se reserva para otros artículos el estudio de la dinámica en sistemas no mecánicos. El estudio de la dinámica fue iniciada por Aristóteles en torno a 384 aC. Aristóteles desarrolló una teoría en un intento de explicar los movimientos de los cuerpos. Esta teoría sigue siendo válida hasta la Edad Media, más precisamente en la época del Renacimiento. Aristóteles es considerado hoy, el precursor de Galileo Galilei, teniendo sus ideas Una de las máximas descubiertas por el antiguo pensador fue la siguiente: el movimiento puede existir sin la existencia de las fuerzas externas que actúan sobre el cuerpo. Por ejemplo, un disco de hockey cae sobre una superficie completamente lisa y en la ausencia de resistencia del aire, puede mantener su estado de movimiento de forma indefinida.

Isaac Newton y las leyes del movimiento: Newton, el científico Inglés mejor conocido como físico y matemático, nacido en el año 1643, en Woolsthorpe, Inglaterra, desarrolló las ideas de Galileo Galilei y sus estudios publicados en el libro Principios matemáticos de filosofía natural, en el que describía sus estudios y descubrimientos en la gravitación Universal y describió las tres leyes fundamentales del movimiento, llamado las leyes de Newton. Las tres leyes son:

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Principio de Inercia o Primera Ley de Newton; Principio fundamental de la dinámica y la segunda ley de Newton; Principio de Acción y Reacción o tercera ley de Newton.

La dinámica se relaciona prácticamente con todas las ingenierías y en este ensayo la relacionaremos específicamente con la mecatrónica: ¿QUÉ ES LA MECATRONICA? La Mecatrónica no es más que la fusión o combinación de varias ingenierías, es decir, la Mecatrónica pretende ser la ingeniera de precisión por excelencia combinando 4 disciplinas que son: - Ingenieria Electrónica - Ingenieria Mecánica - Ingenieria Informática - Ingenieria de Control Cada una de estas 4 disciplinas comprende diferentes áreas que comparten las demás. La Mecatrónica abarca disciplinas muy amplias y complejas podemos decir que tiene muchos campos de aplicación. De hecho, la Mecatrónica pretende ser esa disciplina o Ingeniería en la que los productos se fabriquen teniendo en cuenta todas las ingenierías y no estando separadas como tradicionalmente. Su punto fuerte es la versatilidad para crear mejores productos, procesos o sistemas. La Mecatrónica no es un concepto nuevo o una ingeniera nueva, sino, la síntesis de ciertas áreas de ingeniería.

Su principal objetivo es cubrir ciertas necesidades como: -

Automatizar la maquinaria: así se consigue que sea ágil, productiva y fiable.

Creación de productos inteligentes: que sobre todo responden a las necesidades del ser humano. Que haya armonía entre componentes mecánicos y electrónicos (hasta ahora la mecánica y la electrónica no manejaban los mismo términos lo que dificultaba los procesos de fabricación o reparación de diferentes equipos). Las principales industrias que utilizan la Mecatrónica son:

- Empresas de la Industria de la Automatización: empresas que utilizan sistemas o elementos computarizados y electromecánicos para controlar maquinarias y/o procesos industriales. - Empresas de la Industria de Manufactura Flexible: aquellas que se dedican a fabricar sistemas o componentes eléctricos o electrónicos de forma automática. Por tanto, la Mecatrónica puede aplicarse a muchos campos, desde la medicina hasta la minería, pasando por la industria farmacéutica, industria mecánica, automovilística, textil, comunicaciones, alimentación, comercio…y un largo etc. La fabricación de productos como Robots, Automóviles, órganos humanos biónicos, naves aeroespaciales, aviones, etc…están basados ya en esta disciplina. La dinámica es una ciencia que es de suma importancia en la mayoría de las ingenierías. En la ingeniería se requiere conocimiento de esta materia para el uso de algunas máquinas que se utilizan en esta ingenierían, por ejemplo, en el torno mecánico, es una máquina-herramienta para mecanizar piezas por revolución arrancando material en forma de viruta mediante una herramienta de corte. Ésta será apropiada al material a mecanizar pudiendo estar hecha de acero al carbono, acero rápido, acero rápido al cobalto, widia, cerámica, diamante, etc. y que siempre será más dura y resistente que el material mecanizado. Es una máquina muy importante en la fabricación, con respecto al proceso dinámico se analiza el funcionamiento del torno respecto a la velocidad de corte que se expresa en m/min y para esto debemos de reconocer cual es la fórmula de velocidad tangencial que es:

Otra de las máquinas que requiere de conocimiento dinámico es la Punzonadora CNC. Diseñada para los talleres metalmecánicos del país. Máquina para cortar formas complejas en lámina de acero utilizando solo un juego de 8 herramientas estándar. Reemplaza alrededor de 5 troqueladoras y 50 troqueles tradicionales. Su principal ventaja es la respuesta que le da al taller metalmecánico en la fabricación de prototipos o pequeños lotes. La fresadora: Es una máquina-herramienta cuya función es crear piezas de determinadas formas, a través de un proceso de mecanizado de las mismas, con el uso de una herramienta giratoria llamada fresa. Su relación con la dinámica es su herramienta rotativa ya que gira sobre su eje y adquiere una velocidad angular (ω) que es el arco recorrido (θ), expresado en radianes por unidad de tiempo.

Conclusión: Al haber investigado él porque es importante el estudio de la dinámica en la meca trónica, y analizar lo que es la ciencia y algunas máquinas que se utilizan en el mundo de esta ingeniería he llegado a la conclusión de que es necesario el conocer algunos de los conceptos que esta materia tiene, la meca trónica es una carrera que abarca muchas ramas el cual nos da a entender que requiere de un amplio conocimiento de muchas de las ramas de la física. Aunque solo describí 3 máquinas, sin duda creo que hay muchísimos más que necesitan de un conocimiento de lo que es la dinámica.

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